DE102013217682A1

DE102013217682A1 - Circuit arrangement for safely opening a circuit breaker, power converter and drive arrangement with a circuit arrangement

Info

Publication number: DE102013217682A1
Application number: DE102013217682.1A
Authority: DE
Inventors: Christoph Hornstein; Ulrich Bley; Kai Kühnen; Eric Taistra
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2015-03-05
Anticipated expiration: 2033-09-05
Also published as: DE102013217682B4

Abstract

Offenbart wird Schaltungsanordnung (SA) zum sicheren Öffnen eines über einen Steuersignalausgang (SO) der Schaltungsanordnung (SA) steuerbaren Leistungsschalters (LS1) eines Stromrichters (SR) in einem Fehlerfall in dem Stromrichter (SR), mit – einem ersten Strompfad (SP1), der den Steuersignalausgang (SO) mit einem elektrischen Bezugspotentialanschluss (BP) der Schaltungsanordnung (SA) elektrisch verbindet, – einem ersten Schalter (S1), der einen Steueranschluss (G1) und eine über diesen Steueranschluss (G1) steuerbare Laststrecke (L1) aufweist, wobei die Laststrecke (L1) des ersten Schalters (S1) in dem ersten Strompfad (SP1) in Reihe geschaltet ist, und – einem zweiten Strompfad (SP2), der den Steuersignalausgang (SO) mit dem Steueranschluss (G1) des ersten Schalters (S1) elektrisch verbindet.Disclosed is circuit arrangement (SA) for safely opening a control signal output (SO) of the circuit arrangement (SA) controllable power switch (LS1) of a power converter (SR) in case of failure in the power converter (SR), with - a first current path (SP1), which electrically connects the control signal output (SO) to an electrical reference potential terminal (BP) of the circuit arrangement (SA), - a first switch (S1) which has a control terminal (G1) and a load path (L1) which can be controlled via this control terminal (G1), wherein the load path (L1) of the first switch (S1) in the first current path (SP1) is connected in series, and - a second current path (SP2) connecting the control signal output (SO) to the control terminal (G1) of the first switch (S1 ) electrically connects.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum sicheren Öffnen eines über einen Steuersignalausgang der Schaltungsanordnung steuerbaren Leistungsschalters eines Stromrichters in einem Fehlerfall in dem Stromrichter. Ferner betrifft die Erfindung einen Stromrichter zum Bereitstellen von zumindest einem Phasenstrom für eine elektrische Maschine, der eine oben genannte Schaltungsanordnung umfasst. Außerdem betrifft die Erfindung eine Antriebsanordnung zum Antreiben eines Fahrzeugs mit einer elektrischen Maschine und einem Stromrichter mit einer oben genannten Schaltungsanordnung. The invention relates to a circuit arrangement for safely opening a controllable via a control signal output of the circuit breaker of a power converter in an error case in the power converter. Furthermore, the invention relates to a power converter for providing at least one phase current for an electrical machine comprising an above-mentioned circuit arrangement. Moreover, the invention relates to a drive arrangement for driving a vehicle with an electric machine and a power converter with an above-mentioned circuit arrangement.

Stromrichter, insbesondere Stromrichter einer Antriebsanordnung eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, umfasst eine Brückenschaltung mit einer Anzahl von Halbbrücken, wobei in jeder dieser Halbbrücken je ein positivspannungsseitiger Leistungsschalter und ein negativspannungsseitiger Leistungsschalter zueinander in Reihe geschaltet sind. Jede der Halbbrücken weist einen elektrischen Anschlusspunkt auf, der den positivspannungsseitigen und den negativspannungsseitigen Leistungsschalter der jeweiligen Halbbrücke bzw. deren Laststrecken zueinander elektrisch verbindet. Der Anschlusspunkt jeder Halbbrücke ist wiederum über eine Phasenleitung mit einer der Wicklungen der elektrischen Maschine elektrisch verbunden. Über diese Phasenleitungen stellt der Stromrichter Phasenströme für die elektrische Maschine während des Betriebs der elektrischen Maschine bzw. der Antriebsanordnung. Converter, in particular converter of a drive arrangement of an electric or hybrid vehicle, comprises a bridge circuit having a number of half bridges, wherein in each of these half bridges each a positive voltage side circuit breaker and a negative voltage side circuit breaker are connected in series. Each of the half-bridges has an electrical connection point which electrically connects the positive-voltage-side and negative-voltage-side power switches of the respective half-bridge or their load paths to one another. The connection point of each half-bridge is in turn electrically connected via a phase line to one of the windings of the electric machine. About these phase lines of the converter provides phase currents for the electric machine during operation of the electric machine or the drive assembly.

Treten während des Betriebs der Antriebsanordnung Fehler im Stromrichter auf, so kann es passieren, dass sowohl der positivspannungsseitige als auch der negativspannungsseitige Leistungsschalter einer und dergleichen Halbbrücke zeitgleich schließen. Schließen die beiden Leistungsschalter einer Halbbrücke zeitgleich, so bildet sich ein elektrischer Kurzschluss in dieser Halbbrücke. Dieser elektrische Kurzschluss kann dann zum Ausfall des Stromrichters und somit der Antriebsanordnung führen. Dies kann wiederum dazu führen, dass das Fahrzeug unkontrollierbar wird, was unter Umständen zu einem Umfall führen kann. Occur during operation of the drive assembly errors in the converter, it may happen that both the positive voltage side and the negative voltage side circuit breaker close one and the same half-bridge at the same time. Close the two circuit breakers of a half-bridge at the same time, so there is an electrical short circuit in this half-bridge. This electrical short circuit can then lead to failure of the power converter and thus the drive assembly. This, in turn, may result in the vehicle becoming uncontrollable, which may lead to a downtime.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Möglichkeit bereitzustellen, das Fahrzeug sicher zu machen. The object of the present invention is therefore to provide a way to make the vehicle safe.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. This object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltungsanordnung bereitgestellt, die einen über einen Steuersignalausgang der Schaltungsanordnung steuerbaren Leistungsschalter eines Stromrichters in einem Fehlerfall in dem Stromrichter sicher öffnet. Dabei umfasst die Schaltungsanordnung einen ersten Strompfad, der den Steuersignalausgang der Schaltungsanordnung mit einem elektrischen Bezugspotentialanschuss der Schaltungsanordnung, insbesondere einer elektrischen Masse, elektrisch verbindet. Ferner umfasst die Schaltungsanordnung einen ersten steuerbaren Schalter, der einen Steueranschluss und eine über diesen Steueranschluss steuerbare Laststrecke aufweist. Dabei ist die Laststrecke des ersten Schalters in dem ersten Strompfad in Reihe und somit zwischen dem Steuersignalausgang und dem elektrischen Bezugspotentialanschluss elektrisch angeschlossen. Außerdem umfasst die Schaltungsanordnung einen zweiten Strompfad, der den Steuersignalausgang mit dem Steueranschluss des ersten Schalters elektrisch verbindet. According to a first aspect of the present invention, a circuit arrangement is provided which safely opens a power switch of a power converter controllable via a control signal output of the circuit arrangement in the event of a fault in the power converter. In this case, the circuit arrangement comprises a first current path, which electrically connects the control signal output of the circuit arrangement with an electrical reference potential terminal of the circuit arrangement, in particular an electrical ground. Furthermore, the circuit arrangement comprises a first controllable switch which has a control connection and a load path which can be controlled via this control connection. In this case, the load path of the first switch in the first current path in series and thus electrically connected between the control signal output and the electrical reference potential terminal. In addition, the circuit arrangement comprises a second current path which electrically connects the control signal output to the control terminal of the first switch.

Die Erfindung geht aus der Überlegung, dass ein Stromrichter einer Antriebsanordnung und somit die Antriebsanordnung bzw. das Fahrzeug mit dieser Antriebsanordnung selbst unter anderem dadurch sicher gemacht werden können, wenn elektrische Kurzschlüsse in Fehlerfällen im Stromrichter effektiv verhindert werden können. Dabei wurde im Rahmen dieser Erfindung erkannt, dass die elektrischen Kurzschlüsse wiederum durch sicheres Öffnen von im Stromrichter befindlichen, selbstsperrenden Leistungsschaltern und durch sicheres Halten der Leistungsschalter in einem offenen Schaltzustand wirksam vermieden werden können. Dabei erwiesen sich Komponenten wie Endstufen zur Ansteuerung der Leistungsschalter oder elektrische Verbindungen von diesen Komponenten zu den Leistungsschaltern als Schwachstellen, die anfällig für Fehler im Stromrichter sind. Der Grund liegt darin, dass diese Komponenten selbst fehleranfällig sind oder in Fehlerfällen im Stromrichter oft ausfallen. Zudem sind die elektrischen Verbindungen von diesen Komponenten zu den Steueranschlüssen der Leistungsschalter ebenfalls störungsanfällig. The invention is based on the consideration that a power converter of a drive arrangement and thus the drive arrangement or the vehicle with this drive arrangement itself can be made safe, inter alia, when electrical short circuits can be effectively prevented in fault cases in the power converter. It was recognized in the context of this invention that the electrical short circuits in turn can be effectively avoided by safely opening located in the converter, self-locking circuit breakers and safe holding the circuit breaker in an open switching state. In the process, components such as output stages for controlling the circuit breakers or electrical connections from these components to the circuit breakers proved to be weak points that are susceptible to faults in the power converter. The reason is that these components themselves are susceptible to errors or often fail in case of errors in the converter. In addition, the electrical connections from these components to the control terminals of the circuit breaker are also prone to failure.

Um einen Leistungsschalter auch bei einem Ausfall der oben genannten Komponenten oder bei einer Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen den Komponenten und den Leistungsschaltern sicher öffnen zu können, wurden im Rahmen dieser Erfindung ein erster Strompfad mit einem ersten Schalter eingeführt, der den Steueranschluss des Leistungsschalters mit einem elektrischen Bezugspotentialanschuss, insb. einem elektrischen Masseanschluss, elektrisch verbindet. Über die Laststrecke des geschlossenen ersten Schalters soll sich der Steueranschluss des Leistungsschalters in einem Fehlerfall sicher entladen und somit der Leistungsschalter sicher geöffnet und im offenen Schaltzustand gehalten werden können. Damit sich der Steueranschluss des Leistungsschalters über die Laststrecke des ersten Schalters sicher entladen kann, wurde zwischen dem Steueranschluss des Leistungsschalters und dem Steueranschluss des ersten Schalters ein zweiter Strompfad als erster Steuerpfad zum Ansteuern des ersten Schalters vorgesehen. Über diesen zweiten Strompfad sollen die elektrischen Ladungen, die sich am Steueranschluss des geschlossenen Leistungsschalters befinden, teils abfließen und so das Spannungspotential an dem Steueranschluss des ersten Schalters auf einen Spannungswert anheben, der ausreicht, den ersten Schalter sicher zu schließen. Durch den geschlossen ersten Schalter können die noch am Steueranschluss des geschlossenen Leistungsschalters verbliebenen restlichen elektrischen Ladungen vollständig abfließen. Durch das vollständige Entladen des Steueranschlusses des Leistungsschalters wird dieser somit sicher geöffnet. Da der erste Schalter mit den am Steueranschluss des Leistungsschalters vorhandenen elektrischen Ladungen gesteuert geschlossen wird, wird der Leistungsschalter quasi indirekt mit denjenigen elektrischen Ladungen gesteuert, die sich im geschlossenen Schalzustand des Leistungsschalters an dem eigenen Steueranschluss befinden. Damit ist ein sicheres Öffnen des Leistungsschalters garantiert. In order to safely open a circuit breaker even in case of failure of the above components or in an interruption of the electrical connection between the components and the circuit breakers, a first current path with a first switch have been introduced in the context of this invention, the control terminal of the circuit breaker with a electrical Bezugspotentialanschuss, esp. An electrical ground connection, electrically connecting. Over the load path of the closed first switch, the control terminal of the circuit breaker should discharge safely in the event of a fault and thus the circuit breaker can be safely opened and kept in the open switching state. So that the control terminal of the circuit breaker can safely discharge over the load path of the first switch, a second current path has been provided between the control terminal of the circuit breaker and the control terminal of the first switch as a first control path for driving the first switch. Via this second current path, the electrical charges which are located at the control circuit of the closed circuit breaker are to partially flow away, thus raising the voltage potential at the control connection of the first switch to a voltage sufficient to close the first switch safely. The closed first switch allows the residual electrical charges still remaining at the control connection of the closed circuit breaker to flow off completely. By completely discharging the control terminal of the circuit breaker this is thus safely opened. Since the first switch is controlled closed with the present at the control terminal of the circuit breaker electrical charges, the power switch is quasi indirectly controlled with those electrical charges that are in the closed state of the circuit breaker circuit switch on its own. This guarantees a safe opening of the circuit breaker.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung stellt somit eine Möglichkeit bereit, im Falle eines Fehlers in dem Stromrichter, in dem ein elektrischer Kurzschluss durch Leistungsschalter droht, zumindest einen der Leistungsschalter sicher zu öffnen bzw. in einem offenen Schaltzustand zu halten. Damit ist eine Schaltungsanordnung für einen Stromrichter bzw. eine Antriebsanordnung eines Fahrzeugs geschaffen, die dem Stromrichter bzw. der Antriebsanordnung und somit auch dem Fahrzeug eine verbesserte Sicherheit verleiht. The circuit arrangement according to the invention thus provides a possibility, in the event of a fault in the power converter in which an electrical short circuit is threatened by a circuit breaker, to safely open at least one of the power switches or to keep them in an open switching state. For a circuit arrangement for a power converter or a drive arrangement of a vehicle is provided, which gives the power converter or the drive assembly and thus the vehicle improved security.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Schaltungsanordnung ferner ein erstes elektrisches Ventil, das in dem zweiten Strompfad in Reihe und somit zwischen dem Steuersignalausgang der Schaltungsanordnung und dem Steueranschluss des ersten Schalters elektrisch angeschlossen ist. Dabei weist das erste elektrische Ventil eine Durchlassrichtung auf, die von dem Steuersignalausgang der Schaltungsanordnung zu dem Steueranschluss des ersten Schalters weist. Dieses elektrische Ventil verhindert einen Rückfluss der elektrischen Ladungen von dem Steueranschluss des ersten Schalters zu dem Steuersignalausgang der Schaltungsanordnung bzw. dem Steueranschluss des Leistungsschalters. Damit verhindert das erste elektrische Ventil ein unkontrolliertes Schließen des sich in einem offenen Schaltzustand befindlichen Leistungsschalters durch die elektrischen Ladungen von dem Steueranschluss des ersten Schalters. Vorzugsweise umfasst das erste elektrische Ventil eine erste Diode, die in dem ersten Strompfad von dem Steuersignalausgang der Schaltungsanordnung zu dem Steueranschluss des ersten Schalters hin leitend und umgekehrt sperrend elektrisch angeschlossen ist. According to a preferred embodiment, the circuit arrangement further comprises a first electrical valve, which is electrically connected in the second current path in series and thus between the control signal output of the circuit arrangement and the control terminal of the first switch. In this case, the first electrical valve has a forward direction, which points from the control signal output of the circuit arrangement to the control terminal of the first switch. This electrical valve prevents a backflow of the electrical charges from the control terminal of the first switch to the control signal output of the circuit arrangement or the control terminal of the circuit breaker. Thus, the first electric valve prevents uncontrolled closing of the circuit breaker in an open circuit state by the electrical charges from the control terminal of the first switch. Preferably, the first electrical valve comprises a first diode which is electrically connected in the first current path from the control signal output of the circuit arrangement to the control terminal of the first switch and vice versa.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Schaltungsanordnung ferner einen dritten Strompfad auf, der den Steueranschluss des ersten Schalters mit einer Spannungs-/Stromquelle elektrisch verbindet. Dieser dritte Strompfad ermöglicht dem ersten Schalter, dass dieser auch mit der unabhängigen Spannungs-/Stromquelle ansteuerbar ist. Mit diesem dritten Strompfad und der Spannungs-/Stromquelle ist ein zweiter redundanter Steuerpfad zum Ansteuern des ersten Schalters geschaffen, der dem Stromrichter bzw. der Antriebsanordnung und somit dem Fahrzeug zusätzliche Sicherheit verleiht. Dabei ist die Spannungs-/Stromquelle vorzugsweise als ein von einer externen Stromversorgung der Schaltungsanordnung unabhängiger autarker elektrischer Energiespeicher, wie z. B. eine Batterie oder ein Kondensator, ausgebildet, der auch bei Unterbrechung der externen Stromversorgung der Schaltungsanordnung weiterhin Strom zum Ansteuern des ersten Schalters bereitstellen kann. According to a further preferred embodiment, the circuit arrangement further comprises a third current path, which electrically connects the control terminal of the first switch to a voltage / current source. This third current path allows the first switch to be controlled by the independent voltage / current source. With this third current path and the voltage / current source, a second redundant control path for driving the first switch is provided, which gives the converter or the drive arrangement and thus the vehicle additional security. In this case, the voltage / current source is preferably as independent of an external power supply of the circuit arrangement self-sufficient electrical energy storage, such. As a battery or a capacitor is formed, which can continue to provide power for driving the first switch even if the external power supply of the circuit arrangement.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Schaltungsanordnung ferner ein zweites elektrisches Ventil, das in dem dritten Strompfad in Reihe und somit zwischen der Spannungs-/Stromquelle und dem Steueranschluss des ersten Schalters elektrisch angeschlossen ist. Dabei weist das zweite elektrische Ventil analog zu dem ersten Ventil eine Durchlassrichtung auf, die von der Spannungs-/Stromquelle zu dem Steueranschluss des ersten Schalters weist. Dieses zweite elektrische Ventil verhindert einen Rückfluss der elektrischen Ladungen von dem Steueranschluss des ersten Schalters zu der Spannungs-/Stromquelle. Mit dem ersten elektrischen Ventil gemeinsam dient dieses zweite elektrische Ventil somit zur Entkopplung der Spannungs-/Stromquelle von dem Steueranschluss des Leistungsschalters. Vorzugsweise umfasst das zweite elektrische Ventil eine zweite Diode, die in dem zweiten Strompfad von der Spannungs-/Stromquelle zu dem Steueranschluss des ersten Schalters hin leitend und umgekehrt sperrend elektrisch angeschlossen ist. According to yet another preferred embodiment, the circuit arrangement further comprises a second electrical valve, which is electrically connected in the third current path in series and thus between the voltage / current source and the control terminal of the first switch. In this case, the second electrical valve analogous to the first valve on a forward direction, which points from the voltage / current source to the control terminal of the first switch. This second electrical valve prevents a backflow of the electrical charges from the control terminal of the first switch to the voltage / current source. Together with the first electrical valve, this second electrical valve thus serves to decouple the voltage / current source from the control terminal of the circuit breaker. Preferably, the second electrical valve comprises a second diode, which is electrically connected in the second current path from the voltage / current source to the control terminal of the first switch and vice versa.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Schaltungsanordnung ferner einen vierten Strompfad, der den Steueranschluss des ersten Schalters mit dem Bezugspotentialanschluss elektrisch verbindet. Ferner umfasst die Schaltungsanordnung einen zweiten Schalter, der einen Steueranschluss und eine über diesen Steueranschluss steuerbare Laststrecke aufweist. Dabei ist die Laststrecke des zweiten Schalters in dem vierten Strompfad in Reihe und somit zwischen dem Steueranschluss des ersten Schalters und dem Bezugspotentialanschluss elektrisch angeschlossen. Außerdem weist die Schaltungsanordnung eine Steuereinheit auf, die ausgeführt ist, in einem Fehlerfall im Stromrichter durch Ausgabe eines Steuersignals an den Steueranschluss des zweiten Schalters den zweiten Schalter zu öffnen und/oder in einem offenen Schaltzustand zu halten. Wird der zweite Schalter geöffnet bzw. in einem offenen Schaltzustand gehalten, so wird der Steueranschluss des ersten Schalters von dem Bezugspotentialanschluss elektrisch getrennt. Folglich wird der erste Schalter über den ersten Strompfad durch die elektrischen Ladungen von dem Steueranschluss des Leistungsschalters oder über den zweiten Strompfad mit dem Strom bzw. der Spannung von der Spannungs-/Stromquelle angesteuert. According to yet another preferred embodiment, the circuit arrangement further comprises a fourth current path, which electrically connects the control terminal of the first switch to the reference potential terminal. Furthermore, the circuit arrangement comprises a second switch which has a control connection and a load path which can be controlled via this control connection. In this case, the load path of the second switch in the fourth current path in series and thus between the control terminal of the first switch and the Reference potential connection electrically connected. In addition, the circuit arrangement has a control unit which is designed to open the second switch and / or to keep it in an open switching state in the event of a fault in the power converter by outputting a control signal to the control terminal of the second switch. If the second switch is opened or held in an open switching state, the control terminal of the first switch is electrically disconnected from the reference potential terminal. Consequently, the first switch is driven via the first current path by the electrical charges from the control terminal of the circuit breaker or via the second current path with the current or the voltage from the voltage / current source.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Steuereinheit eine logische Verknüpfung, die zumindest einen Signaleingang zum Erhalten von zumindest einem Fehlersignal und einen Signalausgang aufweist, der zum Ausgeben eines Steuersignals an den zweiten Schalter mit dem Steueranschluss des zweiten Schalters elektrisch verbunden ist. Dabei ist das zumindest ein Fehlersignal indikativ für einen Fehlerfall im Stromrichter. Mit der logischen Verknüpfung ist auf einfache Weise realisiert, dass die Fehlersignale, die unterschiedliche Fehler im Stromrichter signalisieren, von der logischen Verknüpfung zu einem einzigen Steuersignal zusammengeführt werden, mit dem der zweite Schalter steuerbar ist. According to yet another preferred embodiment, the control unit comprises a logic operation having at least one signal input for obtaining at least one error signal and a signal output electrically connected to the control terminal of the second switch for outputting a control signal to the second switch. The at least one error signal is indicative of a fault in the power converter. With the logical link is realized in a simple manner that the error signals that signal different errors in the converter are combined by the logical link to a single control signal with which the second switch is controllable.

Vorzugsweise umfasst der Fehlerfall des Stromrichters zumindest einen der folgenden Fehlerzustände:

– Ausfall einer Versorgungsspannung für den Stromrichter,
– Überschreiten eines vorgegebenen oder vorgebbaren oberen Spannungsschwellwertes durch die Versorgungsspannung,
– Unterschreiten eines vorgegebenen oder vorgebbaren unteren Spannungsschwellwertes durch die Versorgungsspannung,
– Fehler in einer Endstufe zum Schalten des Leistungsschalters.
– Fehler in Schaltphasen des Leistungsschalters,
– elektrischer Kurzschluss im Stromrichter,
– Unterbrechung einer elektrischen Verbindung im Stromrichter,
– Fehler in einer Digitaleinheit des Stromrichters (SR) zur Steuerung der Endstufe (ES), insbesondere in einem elektronischen Taktgeber der Digitaleinheit des Stromrichters (SR).

Preferably, the fault of the power converter comprises at least one of the following fault conditions:

- failure of a supply voltage for the power converter,
Exceeding a predetermined or predefinable upper voltage threshold by the supply voltage,
Falling below a predetermined or predefinable lower voltage threshold by the supply voltage,
- Error in an output stage for switching the circuit breaker.
- faults in switching phases of the circuit breaker,
- electrical short circuit in the converter,
- interruption of an electrical connection in the converter,
- Error in a digital unit of the power converter (SR) for controlling the power amplifier (ES), in particular in an electronic clock of the digital unit of the power converter (SR).

Eine Digitaleinheit umfasst beispielsweise mittels digitaler Schaltungstechnik realisierte Funktionsblöcke, wie zum Beispiel logische UND-, ODER-Verknüpfungen und/oder getaktete Schaltelemente. A digital unit comprises, for example, functional blocks realized by means of digital circuit technology, such as, for example, logical AND, OR links and / or clocked switching elements.

Die Digitaleinheit verarbeitet beispielsweise Signale des Stromrichters, wie zum Beispiel pulsweitenmodulierte Steuersignale, Gate-Steuersignale und/oder Kollektor-Signale, und steuert abhängig von den oben genannten Signalen analoge Schaltungseinheiten des Stromrichters, wie zum Beispiel die Endstufe. Ein Fehler in der Digitaleinheit könnte zum Beispiel ein Ausfall des Taktgebers oder ein Timerüberlauf sein. The digital unit processes, for example, signals from the power converter, such as pulse width modulated control signals, gate control signals and / or collector signals, and controls depending on the above signals analog circuit units of the power converter, such as the power amplifier. An error in the digital unit could be, for example, a clock failure or a timer overflow.

Der Fehlerfall kann auch weitere Fehlerzustände im Stromrichter umfassen, die zum unkontrollierten Schließen eines der Leistungsschalter im Stromrichter führen können. The error case can also include other fault conditions in the converter, which can lead to the uncontrolled closing of one of the circuit breakers in the power converter.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Schaltungsordnung einen fünften Strompfad, der parallel zu dem vierten Strompfad angeordnet ist und somit den Steueranschluss des ersten Schalters mit dem Bezugspotentialanschluss elektrisch verbindet. Ferner umfasst die Schaltungsanordnung eine Spannungsbegrenzungsschaltungseinheit, die in dem fünften Strompfad in Reihe und somit zwischen dem Steueranschluss des ersten Schalters und dem Bezugspotentialanschluss elektrisch angeschlossen ist. Die Spannungsbegrenzungsschaltungseinheit ist ausgeführt, das Spannungspotential an dem Steueranschluss des ersten Schalters bis zu einem vorgegebenen oder vorgebbaren Spannungspotentialschwellwert aufrechtzuerhalten, wenn der vierte Strompfad durch den zweiten Schalter im offenen Schaltzustand unterbrochen ist. Diese Spannungsbegrenzungsschaltungseinheit stellt somit sicher, dass die Spannung an dem Steueranschluss des ersten Schalters in einem Fehlerfall im Stromrichter bis auf einen Spannungswert erhalten bleibt, der erforderlich ist, den ersten Schalter zu schließen und in einem geschlossenen Schaltzustand zu halten. According to yet another preferred embodiment, the circuit arrangement comprises a fifth current path, which is arranged parallel to the fourth current path and thus electrically connects the control terminal of the first switch to the reference potential terminal. Furthermore, the circuit arrangement comprises a voltage limiting circuit unit, which is electrically connected in the fifth current path in series and thus between the control terminal of the first switch and the reference potential terminal. The voltage limiting circuit unit is configured to maintain the voltage potential at the control terminal of the first switch up to a predetermined or predefinable voltage potential threshold when the fourth current path is interrupted by the second switch in the open switching state. This voltage limiting circuit unit thus ensures that the voltage at the control terminal of the first switch is maintained in the converter in the event of a fault, up to a voltage value which is required to close the first switch and to keep it in a closed switching state.

Vorzugsweise umfasst die Spannungsbegrenzungsschaltungseinheit eine Zehnerdiode, die eine Durchlassrichtung aufweist, die von dem elektrischen Bezugspotentialanschluss zu dem Steueranschluss des ersten Schalters weist. Der oben genannte Spannungspotentialschwellwert ist in dieser Ausgestaltung die Sperrspannung dieser Zehnerdiode. Preferably, the voltage limiting circuit unit includes a tenener diode having a forward direction that faces from the electrical reference potential terminal to the control terminal of the first switch. The voltage potential threshold mentioned above is the blocking voltage of this Zener diode in this embodiment.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stromrichter zum Bereitstellen von zumindest einem Phasenstrom für eine elektrische Maschine bereitgestellt. Dabei umfasst der Stromrichter zumindest einen Leistungsschalter zum Bereitstellen bzw. Durchleiten eines Phasenstromes zu der elektrischen Maschine. Der zumindest eine Leistungsschalter weist einen Steueranschluss und eine über diesen Steueranschluss steuerbare Laststrecke zum Bereitstellen bzw. Durchleiten des Phasenstromes auf, wobei der Leistungsschalter über den Steueranschluss gesteuert schaltbar ausgeführt ist. Ferner umfasst der Stromrichter zumindest eine oben beschriebene Schaltungsanordnung zum sicheren Öffnen des zumindest einen Leistungsschalters in einem Fehlerfall im Stromrichter. Dabei ist der Steuersignalausgang der Schaltungsanordnung mit dem Steueranschluss des Leistungsschalters zu dessen Ansteuerung elektrisch verbunden, über den die Schaltungsanordnung den Leistungsschalter steuern kann. According to a second aspect of the present invention, there is provided a power converter for providing at least one phase current for an electric machine. In this case, the power converter comprises at least one power switch for providing or passing a phase current to the electric machine. The at least one power switch has a control terminal and a controllable via this control terminal load path for providing or passing the phase current, wherein the power switch via the control terminal is controlled controlled switchable. Furthermore, the power converter comprises at least one circuit arrangement described above for safely opening the at least one circuit breaker in the event of a fault in the power converter. In this case, the control signal output of the circuit arrangement is electrically connected to the control terminal of the circuit breaker for driving it, via which the circuit arrangement can control the circuit breaker.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Antriebsanordnung zum Antreiben eines Fahrzeuges, insbesondere eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, bereitgestellt, die eine elektrische Maschine zum Antrieb des Fahrzeugs aufweist. Die Antriebsanordnung umfasst ferner einen Stromrichter zum Bereitstellen von zumindest einem Phasenstrom für die elektrische Maschine, der wiederum zumindest einen Leistungsschalter zum Bereitstellen bzw. Durchleiten von zumindest einem Phasenstrom für die elektrische Maschine und zumindest eine oben beschriebene Schaltungsanordnung zum sicheren Öffnen des zumindest einen Leistungsschalters im Fehlerfall beim Stromrichter aufweist. According to a third aspect of the present invention, there is provided a drive arrangement for driving a vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle, comprising an electric machine for driving the vehicle. The drive arrangement further comprises a power converter for providing at least one phase current for the electric machine, which in turn at least one power switch for providing or passing through at least one phase current for the electric machine and at least one circuit arrangement described above for safely opening the at least one circuit breaker in case of failure having the power converter.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der oben beschriebenen Schaltungsanordnung sind, soweit im Übrigen auf den oben genannten Stromrichter bzw. die oben genannte Antriebsanordnung übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des Stromrichters bzw. der Antriebsanordnung anzusehen. Advantageous embodiments of the circuit arrangement described above, as far as applicable to the above-mentioned converter or the above-mentioned drive arrangement, can also be regarded as advantageous embodiments of the power converter or of the drive arrangement.

Im Folgenden soll nun eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen: In the following, an exemplary embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will now be explained in more detail. Showing:

1 eine schematische Darstellung einer Antriebsanordnung eines Elektrofahrzeugs zur Erläuterung eines Stromrichters einschließlich sechs Leistungsschaltern und sechs Steuerschaltungen zum Steuern der jeweiligen Leistungsschalter in einem Schaltungsdiagramm; 1 a schematic representation of a drive arrangement of an electric vehicle for explaining a power converter including six power switches and six control circuits for controlling the respective power switch in a circuit diagram;

2 eine detaillierte schematische Darstellung einer der Steuerschaltungen der in 1 dargestellten Antriebsanordnung mit einer Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem Schaltungsdiagramm. 2 a detailed schematic representation of one of the control circuits of in 1 illustrated drive assembly with a circuit arrangement according to an embodiment of the invention in a circuit diagram.

Es sei zunächst auf 1 verwiesen, in der eine Antriebsanordnung AA eines in der Figur nicht dargestellten Elektrofahrzeugs vereinfacht und schematisch dargestellt ist. Die Antriebsanordnung AA umfasst eine elektrische Maschine EM und einen Stromrichter SR und dient zum Antrieb des Elektrofahrzeugs. It's on first 1 referenced, in which a drive arrangement AA of an electric vehicle, not shown in the figure simplified and shown schematically. The drive arrangement AA comprises an electric machine EM and a power converter SR and serves to drive the electric vehicle.

Die elektrische Maschine EM ist in dieser Ausführungsform als eine Synchronmaschine ausgebildet dient zum Vortrieb von in der Figur nicht dargestellten Rädern des Elektrofahrzeugs. Über eine ebenfalls in der Figur nicht dargestellte Antriebswelle ist die elektrische Maschine EM mit den Rädern des Elektrofahrzeugs zur Drehmomentübertragung mechanisch gekoppelt. The electric machine EM is designed in this embodiment as a synchronous machine is used for propulsion of wheels of the electric vehicle, not shown in the figure. About a likewise not shown in the figure drive shaft, the electric machine EM is mechanically coupled to the wheels of the electric vehicle for torque transmission.

Der Stromrichter SR dient zum Bereitstellen von Phasenströmen Ip für die elektrische Maschine EM und ist mit der elektrischen Maschine EM über drei Phasenstromleitungen PH elektrisch verbunden. The power converter SR serves to provide phase currents Ip for the electric machine EM and is electrically connected to the electric machine EM via three phase current lines PH.

Der Stromrichter SR umfasst eine Brückenschaltung mit drei weitgehend identisch gebildeten Halbbrücken HB zwischen einer positiven Stromversorgungsleitung PL und einer negativen Stromversorgungsleitung NL. In jeder der drei Halbbrücken HB sind jeweils ein positivspannungsseitiger Leistungsschalter LS1 und ein negativspannungsseitiger Leistungsschalter LS2 in Reihe geschaltet. Dabei sind alle dieser Leistungsschalter LS1, LS2 als N-Kanal IGBT (Bipolar Transistor mit isolierter Gate-Elektrode) ausgebildet und weisen jeweils einen Gate-Anschluss als Steueranschluss G, einen Kollektor-Anschluss C und Emitter-Anschluss E sowie eine Laststrecke zwischen dem Kollektor-Anschluss C und dem Emitter-Anschluss E auf. The power converter SR comprises a bridge circuit having three substantially identically formed half-bridges HB between a positive power supply line PL and a negative power supply line NL. In each of the three half-bridges HB, a positive-voltage-side power switch LS1 and a negative-voltage side power switch LS2 are connected in series. In this case, all of these power switches LS1, LS2 are formed as N-channel IGBT (bipolar transistor with insulated gate electrode) and each have a gate terminal as a control terminal G, a collector terminal C and emitter terminal E and a load path between the collector Terminal C and the emitter terminal E on.

Der positivspannungsseitige und der negativspannungsseitige Leistungsschalter LS1, LS2 jeweiliger Halbbrücke HB bzw. deren Laststrecken sind zueinander in Reihe geschaltet und über einen gemeinsamen elektrischen Anschlusspunkt AS miteinander elektrisch verbunden. Jeder dieser Anschlusspunkte AS ist wiederum über jeweils eine der drei Phasenstromleitungen PH mit einer der drei in Figur nicht dargestellten Wicklungen der elektrischen Maschine EM elektrisch verbunden. The positive voltage side and the negative voltage side circuit breaker LS1, LS2 respective half-bridge HB and their load paths are connected to each other in series and electrically connected to each other via a common electrical connection point AS. Each of these connection points AS is in turn electrically connected via one of the three phase current lines PH to one of the three windings of the electric machine EM, not shown in FIG.

Der Stromrichter SR umfasst ferner drei zueinander funktionell weitgehend identische Steuerschaltungen SS1 zur Steuerung der jeweiligen drei positivspannungsseitigen Leistungsschalter LS1. Analog umfasst der Stromrichter SR drei weitere zueinander funktionell weitgehend identische Steuerschaltungen SS2 zur Steuerung der jeweiligen drei negativspannungsseitigen Leistungsschalter LS2. Während eines Betriebs des Elektrofahrzeugs steuern diese sechs Steuerschaltungen SS1, SS2 die entsprechenden Leistungsschalter LS1, LS2 über deren Steueranschluss G in einer dem Fachmann bekannten Weise, sodass die Leistungsschalter LS1, LS2 der drei Halbbrücken HB in einer dem Fachmann bekannten Weise abwechselnd geöffnet bzw. geschlossen werden. Auf dieser Weise wird ein über die beiden Stromversorgungsleitungen PL, NL bereitgestellter Gleichstrom Ig in drei Phasenströme Ip umgewandelt, welche dann über die drei Phasenleitungen PH der elektrischen Maschine EM zugeführt und von der elektrischen Maschine EM in mechanische Energie umgewandelt werden. The power converter SR further comprises three functionally largely identical control circuits SS1 for controlling the respective three positive-voltage-side power switch LS1. Analogously, the power converter SR comprises three further functionally largely identical control circuits SS2 for controlling the respective three negative-voltage-side power switches LS2. During operation of the electric vehicle, these six control circuits SS1, SS2 control the corresponding power switches LS1, LS2 via their control terminal G in a manner known to those skilled in the art, such that the power switches LS1, LS2 of the three half bridges HB are alternately opened or closed in a manner known to those skilled in the art become. In this way, a provided via the two power supply lines PL, NL DC Ig is converted into three phase currents Ip, which then over the three Phase lines PH of the electric machine EM supplied and converted by the electric machine EM into mechanical energy.

Treten während des Betriebs des Stromrichters SR Fehler auf, so kann es vorkommen, dass der positivspannungsseitige und der negativspannungsseitige Leistungsschalter LS1, LS2 einer und dergleichen Halbbrücke HB unkontrolliert geschlossen werden. Sind die beiden Leistungsschalter LS1, LS2 einer und dergleichen Halbbrücke HB zeitgleich geschlossen, so bildet sich ein elektrischer Kurzschluss zwischen der positiven und der negativen Stromversorgungsleitung PL, NL, was zu Defekten bei dem Stromrichter SR und/oder der elektrischen Maschine EM führen kann. If faults occur during the operation of the power converter SR, then it can happen that the positive-voltage-side and negative-voltage-side power switches LS1, LS2 of one and the same half-bridge HB are closed in an uncontrolled manner. If the two power switches LS1, LS2 one and the same half-bridge HB are closed at the same time, an electrical short circuit between the positive and negative power supply line PL, NL is formed, which can lead to defects in the power converter SR and / or the electric machine EM.

Um in so einem Fehlerfall im Stromrichter SR ein elektrischer Kurzschluss in den Halbbrücken HB von vornherein zu vermeiden, muss zumindest einer der beiden Leistungsschalter LS1, LS2 der jeweiligen Halbbrücken HB in einem Fehlerfall sicher geöffnet und in einem sicheren offenen Schaltzustand gehalten werden. In order to avoid an electrical short circuit in the half bridges HB from the outset in such an error situation in the power converter SR, at least one of the two power switches LS1, LS2 of the respective half bridges HB must be safely opened in an error case and kept in a safe open switching state.

Hierzu weist die drei Steuerschaltungen SS1 der positivspannungsseitigen Leistungsschalter LS1 je eine Schaltungsanordnung SA auf, die ausgeführt ist, in Fehlerfällen im Stromrichter SR die jeweiligen positivspannungsseitigen Leistungsschalter LS1 sicher zu öffnen und in einem offenen Schaltzustand zu halten. Diese Schaltungsanordnung SA sowie deren Funktionsweise werden nachfolgend anhand 2 näher beschrieben. For this purpose, the three control circuits SS1 of the positive-voltage side circuit breaker LS1 each have a circuit SA, which is designed to safely open the respective positive-voltage side circuit breaker LS1 in error cases in the power converter SR and to keep it in an open switching state. This circuit arrangement SA and its operation will be described below 2 described in more detail.

2 zeigt in einem schematischen Schaltungsdiagramm einen positivspannungsseitigen Leistungsschalter LS1 und eine Steuerschaltung SS1 zur Steuerung dieses Leistungsschalters LS1. 2 shows in a schematic circuit diagram a positive voltage side power switch LS1 and a control circuit SS1 for controlling this power switch LS1.

Die Steuerschaltung SS1 umfasst eine Endstufe ES, die ausgeführt ist, in einem fehlerfreien Zustand des Stromrichters SR den Leistungsschalter LS1 in einer dem Fachmann bekannten Weise anzusteuern, sodass dieser mit den anderen Leistungsschaltern LS1, LS2 in einer dem Fachmann bekannten Weise abwechselnd geöffnet und geschlossen wird und so den Gleichstrom Ig in einen der drei Phasenströme Ip umwandelt. Die Endstufe ES ist über einen Ansteuerpfad AP und einen Steuersignalausgang der Steuerschaltung SS1 mit dem Steueranschluss G des Leistungsschalters LS1 elektrisch verbunden und steuert den Leistungsschalter LS1 durch Abgabe eines Steuersignals SN1 über den Ansteuerpfad AP an den Steueranschluss G. The control circuit SS1 comprises an output stage ES, which is designed to control the power switch LS1 in a faultless state of the power converter SR1 in a manner known to those skilled in the art, so that it is alternately opened and closed with the other power switches LS1, LS2 in a manner known to those skilled in the art and thus converts the DC current Ig into one of the three phase currents Ip. The output stage ES is electrically connected to the control terminal G of the power switch LS1 via a drive path AP and a control signal output of the control circuit SS1 and controls the power switch LS1 by outputting a control signal SN1 via the drive path AP to the control terminal G.

Die Steuerschaltung SS1 umfasst ferner eine Schaltungsanordnung SA, die in einem Fehlerfall im Stromrichter SR den Leistungsschalter LS1 in einer nachfolgend zu beschreibenden Weise sicher öffnen und so einen elektrischen Kurzschluss in der Halbbrücke HB wirksam verhindern kann, in der sich der genannte Leistungsschalter LS1 befindet. The control circuit SS1 further comprises a circuit arrangement SA which, in the event of a fault in the converter SR, safely opens the circuit breaker LS1 in a manner to be described below and thus effectively prevents an electrical short circuit in the half bridge HB, in which said circuit breaker LS1 is located.

Die Schaltungsanordnung SA umfasst einen Steuersignalausgang SO zum Ansteuern des Leistungsschalters LS1, der unmittelbar mit dem Steuersignalausgang der Steuerschaltung SS1 elektrisch verbunden ist und somit schaltungstechnisch betrachtet als der Steuersignalausgang der Steuerschaltung SS1 angesehen werden kann. The circuit arrangement SA comprises a control signal output SO for activating the power switch LS1, which is electrically connected directly to the control signal output of the control circuit SS1 and can thus be regarded as the control signal output of the control circuit SS1 in terms of circuitry.

Die Schaltungsanordnung SA umfasst ferner einen Bezugspotentialanschluss BP, der unmittelbar mit einem Bezugspotentialanschluss der Steuerschaltung SS1 elektrisch verbunden ist und somit schaltungstechnisch betrachtet als der Bezugspotentialanschluss der Steuerschaltung SS1 angesehen werden kann. Über diesen Bezugspotentialanschluss BP ist die Schaltungsanordnung SA bzw. die Steuerschaltung SS1 an einer elektrischen Masse MS, beispielsweise der Karosserie des Elektrofahrzeugs, elektrisch angeschlossen. The circuit arrangement SA further comprises a reference potential terminal BP, which is electrically connected directly to a reference potential terminal of the control circuit SS1 and thus can be regarded as the reference potential terminal of the control circuit SS1 in terms of circuitry. The circuit arrangement SA or the control circuit SS1 is electrically connected to an electrical ground MS, for example the body of the electric vehicle, via this reference potential terminal BP.

Zwischen dem Steuersignalausgang SO und dem Bezugspotentialanschluss BP weist die Schaltungsanordnung SA einen ersten Strompfad SP1 auf, der den Steuersignalausgang SO mit dem Bezugspotentialanschluss BP elektrisch verbindet. In diesem ersten Strompfad SP1 weist die Schaltungsanordnung SA einen ersten steuerbaren Schalter S1 auf, der aus einem selbstsperrenden n-Kanal MOSFET (Metall Oxid Halbleiter Feldeffekttransistor) gebildet ist und einen Steueranschluss G1 und eine über diesen Steueranschluss G1 steuerbare Laststrecke L1 umfasst. Dabei ist die Laststrecke L1 des ersten Schalters S1 in dem ersten Strompfad SP1 in Reihe geschaltet. In einem geschlossenen Schaltzustand stellt der erste Schalter S1 eine leitende elektrische Verbindung von dem Steueranschluss G des Leistungsschalters LS1 zu dem Bezugspotentialanschluss BP und somit der elektrischen Masse MS über den ersten Strompfad SP1 her. In einem offenen Schaltzustand unterbricht der erste Schalter S1 diese elektrische Verbindung durch den ersten Strompfad SP1. Between the control signal output SO and the reference potential terminal BP, the circuit arrangement SA has a first current path SP1, which electrically connects the control signal output SO to the reference potential terminal BP. In this first current path SP1, the circuit arrangement SA has a first controllable switch S1, which is formed from a self-blocking n-channel MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) and comprises a control terminal G1 and a load path L1 controllable via this control terminal G1. In this case, the load path L1 of the first switch S1 is connected in series in the first current path SP1. In a closed switching state, the first switch S1 establishes a conductive electrical connection from the control terminal G of the power switch LS1 to the reference potential terminal BP and thus the electrical ground MS via the first current path SP1. In an open switching state, the first switch S1 interrupts this electrical connection through the first current path SP1.

Zwischen dem Steuersignalausgang SO und der Laststrecke L1 des ersten Schalters S1 ist ein erster elektrischer Widerstand R1 in Reihe geschaltet, der dazu dient, im Falle einer Entladung des Steueranschlusses G des Leistungsschalters LS1 über den ersten Strompfad SP1 Stromstärke eines durch den ersten Strompfad SP1 fließenden Stromes zu begrenzen und somit den ersten Schalter S1 vor Überlastung zu schützen. Between the control signal output SO and the load path L1 of the first switch S1, a first electrical resistor R1 is connected in series, which serves, in the event of a discharge of the control terminal G of the circuit breaker LS1 via the first current path SP1 current strength of a current flowing through the first current path SP1 current to limit and thus protect the first switch S1 from overload.

Zwischen dem Steuersignalausgang SO und dem Steueranschluss G1 des ersten Schalters S1 weist die Schaltungsanordnung SA einen zweiten Strompfad SP2 auf, der den Steuersignalausgang SO und somit den Steueranschluss G des Leistungsschalters LS1 mit dem Steueranschluss G1 des ersten Schalters S1 elektrisch verbindet. In diesem zweiten Strompfad SP2 sind eine erste Diode D1 und ein zweiter elektrischer Widerstand R2 in Reihe geschaltet. Between the control signal output SO and the control terminal G1 of the first switch S1, the circuit arrangement SA has a second one Current path SP2, which electrically connects the control signal output SO and thus the control terminal G of the circuit breaker LS1 to the control terminal G1 of the first switch S1. In this second current path SP2, a first diode D1 and a second electrical resistance R2 are connected in series.

Dabei weist die Durchlassrichtung der ersten Diode D1 von dem Steuersignalausgang SO zu dem Steueranschluss G1 des ersten Schalters S1. Damit ist die erste Diode D1 von dem Steuersignalausgang SO zu dem Steueranschluss G1 des ersten Schalters S1 hin elektrisch leitend und umgekehrt sperrend ausgeführt. In this case, the forward direction of the first diode D1 from the control signal output SO to the control terminal G1 of the first switch S1. Thus, the first diode D1 from the control signal output SO to the control terminal G1 of the first switch S1 towards electrically conductive and reversed blocking.

Der zweite elektrische Widerstand R2 dient zur Begrenzung der Stromstärke des durch den zweiten Strompfad SP2 fließenden Stromes. The second electrical resistance R2 serves to limit the current intensity of the current flowing through the second current path SP2.

Die Schaltungsanordnung SA umfasst ferner einen dritten Strompfad SP3, der den Steueranschluss G1 des ersten Schalters S1 mit einer Stromquelle SQ elektrisch verbindet, welche in dieser Ausführungsform in Form von einem Kondensator ausgebildet ist. In diesem dritten Strompfad SP3 weist die Schaltungsanordnung SA eine zweite Diode D2 und einen dritten elektrischen Widerstand R3 auf, die zueinander in Reihe geschaltet sind. The circuit arrangement SA further comprises a third current path SP3, which electrically connects the control terminal G1 of the first switch S1 to a current source SQ, which in this embodiment is in the form of a capacitor. In this third current path SP3, the circuit arrangement SA has a second diode D2 and a third electrical resistance R3, which are connected in series with one another.

Dabei weist die Durchlassrichtung der zweiten Diode D2 von der Stromquelle SQ zu dem Steueranschluss G1 des ersten Schalters S1. Damit ist die zweite Diode D2 von der Stromquelle SQ zu dem Steueranschluss G1 des ersten Schalters S1 hin elektrisch leitend und umgekehrt sperrend ausgeführt. Gemeinsam mit der ersten Diode D1 verhindert die zweite Diode D2 Stromfluss zwischen der Endstufe ES bzw. dem Steueranschluss G des Leistungsschalters LS1 und der Stromquelle SQ und dient somit zur Entkopplung der Endstufe ES bzw. dem Steueranschluss G des Leistungsschalters LS1 von der Stromquelle SQ. In this case, the forward direction of the second diode D2 from the current source SQ to the control terminal G1 of the first switch S1. Thus, the second diode D2 from the power source SQ to the control terminal G1 of the first switch S1 towards electrically conductive and reversed blocking. Together with the first diode D1, the second diode D2 prevents current flow between the output stage ES or the control connection G of the power switch LS1 and the current source SQ and thus serves for decoupling the output stage ES or the control connection G of the power switch LS1 from the current source SQ.

Der dritte elektrische Widerstand R3 dient ähnlich wie der zweite elektrische Widerstand R2 zur Begrenzung der Stromstärke des durch den dritten Strompfad SP3 fließenden Stromes. The third electrical resistor R3 serves, similar to the second electrical resistor R2, to limit the current intensity of the current flowing through the third current path SP3.

Die Schaltungsanordnung SA weist ferner einen vierten Strompfad SP4 auf, der den Steueranschluss G1 des ersten Schalters S1 mit dem Bezugspotentialanschluss BP und somit der elektrischen Masse MS elektrisch verbindet. Außerdem umfasst die Schaltungsanordnung SA einen zweiten steuerbaren Schalter S2, der wie der erste Schalter S1 aus einem selbstsperrenden n-Kanal MOSFET (Metall Oxid Halbleiter Feldeffekttransistor) gebildet ist und einen Steueranschluss G2 und eine über diesen Steueranschluss G2 steuerbare Laststrecke L2 umfasst. Dabei ist die Laststrecke L2 des zweiten Schalters S2 in dem vierten Strompfad SP4 in Reihe geschaltet. In einem geschlossenen Schaltzustand stellt der zweite Schalter S2 eine leitende elektrische Verbindung von dem Steueranschluss G1 des ersten Schalters S1 zu dem Bezugspotentialanschluss BP und somit der elektrischen Masse MS über den vierten Strompfad SP4 her. In einem offenen Schaltzustand unterbricht der zweite Schalter S2 die elektrische Verbindung durch den vierten Strompfad SP4. The circuit arrangement SA furthermore has a fourth current path SP4, which electrically connects the control terminal G1 of the first switch S1 to the reference potential terminal BP and thus to the electrical ground MS. In addition, the circuit arrangement SA comprises a second controllable switch S2 which, like the first switch S1, is formed from a normally-off n-channel MOSFET (metal oxide semiconductor field-effect transistor) and comprises a control terminal G2 and a load path L2 controllable via this control terminal G2. In this case, the load path L2 of the second switch S2 is connected in series in the fourth current path SP4. In a closed switching state, the second switch S2 establishes a conductive electrical connection from the control terminal G1 of the first switch S1 to the reference potential terminal BP and thus the electrical ground MS via the fourth current path SP4. In an open switching state, the second switch S2 interrupts the electrical connection through the fourth current path SP4.

Die Schaltungsanordnung SA umfasst außerdem einen fünften Strompfad SP5, der parallel zu dem vierten Strompfad SP4 angeordnet ist und somit den Steueranschluss G1 des ersten Schalters S1 mit dem Bezugspotentialanschluss BP bzw. der elektrischen Masse MS elektrisch verbindet. In diesem fünften Strompfad SP5 ist eine Spannungsbegrenzungsschaltungseinheit SB elektrisch angeschlossen, die das Spannungspotential an dem Steueranschluss G1 des ersten Schalters S1 bis zu einem vorgegebenen oder vorgebbaren Spannungspotentialschwellwert Us aufrechterhält. Dabei umfasst die Spannungsbegrenzungsschaltungseinheit SB eine Zehnerdiode Z, die eine Durchlassrichtung aufweist, die von dem elektrischen Bezugspotentialanschluss BP zu dem Steueranschluss G1 des ersten Schalters S1 weist. Die Sperrspannung der Zehnerdiode Z ist somit der Spannungspotentialschwellwert Us der Spannungsbegrenzungsschaltungseinheit SB. The circuit arrangement SA also comprises a fifth current path SP5, which is arranged parallel to the fourth current path SP4 and thus electrically connects the control terminal G1 of the first switch S1 to the reference potential terminal BP or the electrical ground MS. In this fifth current path SP5, a voltage limiting circuit unit SB is electrically connected, which maintains the voltage potential at the control terminal G1 of the first switch S1 up to a predetermined or predefinable voltage potential threshold value Us. In this case, the voltage limiting circuit unit SB comprises a Zener diode Z, which has a forward direction, which points from the electrical reference potential terminal BP to the control terminal G1 of the first switch S1. The blocking voltage of the Zener diode Z is thus the voltage potential threshold value Us of the voltage limiting circuit unit SB.

Die Schaltungsanordnung SA umfasst ferner einen sechsten Strompfad SP6, der den Steueranschluss G2 des zweiten Schalters S2 mit dem Bezugspotentialanschluss BP elektrisch verbindet. In diesem sechsten Strompfad SP6 ist ein vierter elektrischer Widerstand R4 elektrisch angeschlossen. Der sechste Strompfad SP6 samt dem vierten Widerstand R4 ist ausgeführt, im Falle eines Defekts bei einer nachfolgend zu beschreibenden Steuereinheit SE oder im Falle einer Unterbrechung einer elektrischen Verbindung von dieser Steuereinheit SE zu dem Steueranschluss G2 des zweiten Schalters S2 den Steueranschluss G2 des zweiten Schalters S2 auf ein Massepotential an dem Bezugspotentialanschluss BP bzw. der elektrischen Masse MS hinunterzuziehen, sodass der zweite Schalter S2 geöffnet und in einem offenen Schaltzustand gehalten wird. The circuit arrangement SA further comprises a sixth current path SP6 which electrically connects the control terminal G2 of the second switch S2 to the reference potential terminal BP. In this sixth current path SP6, a fourth electrical resistor R4 is electrically connected. The sixth current path SP6 together with the fourth resistor R4 is executed, in the case of a defect in a control unit SE to be described below or in the event of an interruption of an electrical connection from this control unit SE to the control terminal G2 of the second switch S2 the control terminal G2 of the second switch S2 to pull down to a ground potential at the reference potential terminal BP and the electrical ground MS, so that the second switch S2 is opened and held in an open switching state.

In der Schaltungsanordnung SA ist ferner die oben genannte Steuereinheit SE zum Steuern des zweiten Schalters S2 vorgesehen, die ein UND-Gatter VK als logische Verknüpfung aufweist. Das UND-Gatter VK weist fünf Signaleingänge E zum Erhalten von fünf Fehlersignalen von fünf nachfolgend zu beschreibenden Fehlererkennungseinheiten FE1, FE2, FE3, FE4, FE5 und einen Signalausgang A auf, der mit dem Steueranschluss G2 des zweiten Schalters S2 elektrisch verbunden ist. Über diesen Signalausgang A gibt die Steuereinheit SE im Falle eines Fehlers im Stromrichter SR ein Steuersignal SN2 an den Steueranschluss G2 des zweiten Schalters S2 und steuert somit diesen. In the circuit arrangement SA, the above-mentioned control unit SE is further provided for controlling the second switch S2, which has an AND gate VK as a logic operation. The AND gate VK has five signal inputs E for obtaining five error signals from five error detection units FE1, FE2, FE3, FE4, FE5 to be described below, and a signal output A electrically connected to the control terminal G2 of the second switch S2. About this signal output A is the control unit SE in the case of Error in the converter SR a control signal SN2 to the control terminal G2 of the second switch S2 and thus controls this.

In der Schaltungsanordnung SA sind ferner fünf Fehlererkennungseinheiten FE1, FE2, FE3, FE4, FE5 zum Erkennen von verschiedenen nachfolgend zu beschreibenden Fehlerfällen im Stromrichter SR vorgesehen. In the circuit arrangement SA, five error detection units FE1, FE2, FE3, FE4, FE5 are furthermore provided for detecting various error cases to be described below in the power converter SR.

Die erste Fehlererkennungseinheit FE1 ist dabei ausgeführt, Versorgungsspannung eines Versorgungsstromes des Stromrichters SR in einer dem Fachmann bekannten Weise zu überwachen und im Falle eines Ausfalls der Versorgungsspannung ein erstes Fehlersignal FS1 mit einem Signalpegel „logisch Null“ abzugeben. Solange kein Ausfall der Versorgungsspannung detektiert wird, gibt die erste Fehlererkennungseinheit FE1 das erste Fehlersignal FS1 mit einem Signalpegel „logisch Eins“ aus. Hierzu umfasst die erste Fehlererkennungseinheit FE1 einen in der Figur nicht dargestellten Signaleingang, über den die erste Fehlererkennungseinheit FE1 einen Spannungswert bzw. Spannungspotentialwert an der positiven Versorgungsleitung PL des Stromrichters SR erfasst, und einen Signalausgang, über den sie das erste Fehlersignal FS1 abgibt. The first fault detection unit FE1 is designed to monitor the supply voltage of a supply current of the power converter SR in a manner known to those skilled in the art and to issue a first error signal FS1 with a signal level "logical zero" in the event of failure of the supply voltage. As long as no failure of the supply voltage is detected, the first error detection unit FE1 outputs the first error signal FS1 with a signal level "logical one". For this purpose, the first error detection unit FE1 comprises a signal input, not shown in the figure, via which the first error detection unit FE1 detects a voltage value or voltage potential value on the positive supply line PL of the power converter SR, and a signal output via which it outputs the first error signal FS1.

Die erste Fehlererkennungseinheit FE1 ist ferner ausgeführt, eine Überspannung bei der Versorgungsspannung zu erkennen. Hierzu vergleicht die erste Fehlererkennungseinheit FE1 die Versorgungsspannung des Stromrichters SR mithilfe eines in der Figur nicht dargestellten Komparators mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren oberen Spannungs- bzw. Spannungspotentialschwellwert und setzt abhängig von dem Vergleichsergebnis das erste Fehlersignal FS1 auf einen entsprechenden Signalpegel. Solange der erfasste Spannungswert der Versorgungsspannung den oberen Spannungsschwellwert nicht überschreitet, gibt die erste Fehlererkennungseinheit FE1 das erste Fehlersignal FS1 mit einem Signalpegel „logisch Eins“ ab. Sobald der erfasste Spannungswert den oberen Spannungsschwellwert überschreitet, setzt die erste Fehlererkennungseinheit FE1 das erste Fehlersignal FS1 auf einen Signalpegel „logisch Null“ und gibt dies ab. The first error detection unit FE1 is also designed to detect an overvoltage at the supply voltage. For this purpose, the first error detection unit FE1 compares the supply voltage of the power converter SR by means of a comparator, not shown in the figure, with a predetermined or predefinable upper voltage or voltage potential threshold value and sets the first error signal FS1 to a corresponding signal level as a function of the comparison result. As long as the detected voltage value of the supply voltage does not exceed the upper voltage threshold value, the first error detection unit FE1 outputs the first error signal FS1 with a signal level "logical one". As soon as the detected voltage value exceeds the upper voltage threshold value, the first error detection unit FE1 sets the first error signal FS1 to a signal level "logic zero" and outputs it.

Die erste Fehlererkennungseinheit FE1 ist außerdem ausgeführt, eine Unterspannung bei der Versorgungsspannung zu erkennen. Hierzu vergleicht die erste Fehlererkennungseinheit FE1 den erfassten Spannungs- bzw. Spannungspotentialwert der Versorgungsspannung mithilfe eines weiteren Komparators mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren unteren Spannungs- bzw. Spannungspotentialschwellwert und gibt abhängig von dem Vergleichsergebnis das erste Fehlersignal FS1 mit einem entsprechenden Signalpegel ab. Solange der erfasste Spannungs- bzw. Spannungspotentialwert den unteren Spannungs- bzw. Spannungspotentialschwellwert nicht unterschreitet, gibt die erste Fehlererkennungseinheit FE1 das erste Fehlersignal FS1 mit einem Signalpegel „logisch Eins“ ab. Sobald der erfasste Spannungs- bzw. Spannungspotentialwert aber den unteren Spannungs- bzw. Spannungspotentialschwellwert unterschreitet, setzt die erste Fehlererkennungseinheit FE1 das erste Fehlersignal FS1 auf einen Signalpegel „logisch Null“ und gibt dies ab. The first error detection unit FE1 is also designed to detect an undervoltage at the supply voltage. For this purpose, the first error detection unit FE1 compares the detected voltage or voltage potential value of the supply voltage with a predetermined or predefinable lower voltage or voltage potential threshold value using a further comparator and outputs the first error signal FS1 with a corresponding signal level as a function of the comparison result. As long as the detected voltage or voltage potential value does not fall below the lower voltage or voltage potential threshold value, the first error detection unit FE1 outputs the first error signal FS1 with a signal level "logical one". However, as soon as the detected voltage or voltage potential value falls below the lower voltage or voltage potential threshold value, the first error detection unit FE1 sets the first error signal FS1 to a signal level "logic zero" and outputs it.

Die zweite Fehlererkennungseinheit FE2 ist ausgeführt, die Endstufe ES auf ihre Funktionalität hin zu überprüfen und mögliche Fehler bei der Endstufe ES zu erkennen. Hierzu ist zwischen der zweiten Fehlererkennungseinheit FE2 und der Endstufe ES eine erste Signalverbindung SV1 vorgesehen, über die die Fehlererkennungseinheit FE2 Funktionalität der Endstufe ES in einer dem Fachmann bekannten Weise überwacht und über mögliche Fehler in der Endstufe ES erfährt. Wird ein Fehler bei der Endstufe ES erkannt, so gibt die zweite Fehlererkennungseinheit FE2 ein zweites Fehlersignal FS2 mit einem Signalpegel „logisch Null“ ab. Solange kein Fehler erkannt ist, gibt die zweite Fehlererkennungseinheit FE2 das zweite Fehlersignal FS2 mit einem Signalpegel „logisch Eins“ ab. The second error detection unit FE2 is designed to check the output stage ES for its functionality and to detect possible errors in the output stage ES. For this purpose, a first signal connection SV1 is provided between the second error detection unit FE2 and the output stage ES, via which the error detection unit FE2 monitors functionality of the output stage ES in a manner known to the person skilled in the art and learns about possible errors in the output stage ES. If an error is detected in the output stage ES, then the second error detection unit FE2 outputs a second error signal FS2 with a signal level "logical zero". As long as no error is detected, the second error detection unit FE2 outputs the second error signal FS2 with a signal level "logical one".

Die dritte Fehlererkennungseinheit FE3 ist ausgeführt, die Schaltphasen des Leistungsschalters LS1 in einer dem Fachmann bekannten Weise zu überprüfen und im Falle einer Abweichung bei den Schaltphasen des Leistungsschalters LS1 entsprechend über einen Signalausgang ein drittes Fehlersignal FS3 mit einem Signalpegel „logisch Null“ abzugeben. Solange keine Abweichung bei den Schaltphasen des Leistungsschalters LS1 vorliegt, gibt die dritte Fehlererkennungseinheit FE3 das dritte Fehlersignal FS3 mit einem Signalpegel „logisch Eins“ ab. Hierzu erhält die Fehlererkennungseinheit FE3 über eine zwischen der dritten Fehlererkennungseinheit FE3 und der Endstufe ES angeordnete, zweite Signalverbindung SV2 von der Endstufe ES Informationen über Soll-Schaltphasen des Leistungsschalters LS1. Über eine dritte Signalverbindung SV3 zwischen der dritten Fehlererkennungseinheit FE3 und dem Kollektor-Anschluss C des Leistungsschalters LS1 erhält die Fehlererkennungseinheit FE3 ferner Informationen über Ist-Schaltphasen des Leistungsschalters LS1. Durch Vergleichen der Informationen über Soll-Schaltphasen mit den Informationen über Ist-Schaltphasen erkennt die dritte Fehlererkennungseinheit FE3, ob eine Abweichung bei den Schaltphasen des Leistungsschalters LS1 vorliegt. The third error detection unit FE3 is designed to check the switching phases of the circuit breaker LS1 in a manner known to those skilled in the art and in the event of a deviation in the switching phases of the circuit breaker LS1 according to a signal output to output a third error signal FS3 with a signal level "logical zero". As long as there is no deviation in the switching phases of the circuit breaker LS1, the third error detection unit FE3 outputs the third error signal FS3 with a signal level "logical one". For this purpose, the error detection unit FE3 receives information about setpoint switching phases of the power switch LS1 via a second signal connection SV2, which is arranged between the third error detection unit FE3 and the output stage ES, from the output stage ES. Via a third signal connection SV3 between the third error detection unit FE3 and the collector terminal C of the circuit breaker LS1, the error detection unit FE3 also receives information about actual switching phases of the circuit breaker LS1. By comparing the information about desired switching phases with the information about actual switching phases, the third fault detection unit FE3 detects whether there is a deviation in the switching phases of the power switch LS1.

Die vierte Fehlererkennungseinheit FE4 ist ausgeführt, in einer dem Fachmann bekannten Weise die dritte Fehlererkennungseinheit FE3 auf ihre Funktionalität hin zu überprüfen und mögliche Fehler bei der dritten Fehlererkennungseinheit FE3 zu erkennen. Hierzu ist zwischen der vierten Fehlererkennungseinheit FE4 und der dritten Fehlererkennungseinheit FE3 eine vierte Signalverbindung SV4 vorgesehen, über die die vierte Fehlererkennungseinheit FE4 die Funktionalität der dritten Fehlererkennungseinheit FE3 überwacht. Wird ein Fehler bei der dritten Fehlererkennungseinheit FE3 erkannt, so gibt die vierte Fehlererkennungseinheit FE4 über einen Signalausgang ein viertes Fehlersignal FS4 mit einem Signalpegel „logisch Null“ ab. Solange kein Fehler erkannt wird, gibt die vierte Fehlererkennungseinheit FE4 das vierte Fehlersignal FS4 mit einem Signalpegel „logisch Eins“ ab. The fourth error detection unit FE4 is designed to check the functionality of the third error detection unit FE3 in a manner known to the person skilled in the art and to recognize possible errors in the third error detection unit FE3. This is between the fourth Error detection unit FE4 and the third error detection unit FE3 a fourth signal connection SV4 is provided, via which the fourth error detection unit FE4 monitors the functionality of the third error detection unit FE3. If an error is detected in the third error detection unit FE3, then the fourth error detection unit FE4 outputs a fourth error signal FS4 with a signal level "logical zero" via a signal output. As long as no error is detected, the fourth error detection unit FE4 outputs the fourth error signal FS4 with a signal level "logical one".

Die fünfte Fehlererkennungseinheit FE5 ist ausgeführt, in einer dem Fachmann bekannten Weise mögliche elektrische Kurzschlüsse oder Unterbrechungen von elektrischen Verbindungen im Stromrichter SR zu erkennen. Wird ein elektrischer Kurzschluss oder eine Unterbrechung einer elektrischen Verbindung im Stromrichter SR erkannt, so gibt die fünfte Fehlererkennungseinheit FE5 über einen Signalausgang ein fünftes Fehlersignal FS5 mit einem Signalpegel „logisch Null“ ab. Solange kein elektrischer Kurzschluss oder keine Unterbrechung elektrischer Verbindung erkannt wird, gibt die fünfte Fehlererkennungseinheit FE5 das fünfte Fehlersignal FS5 mit einem Signalpegel „logisch Eins“ ab. The fifth fault detection unit FE5 is designed to detect possible electrical short circuits or interruptions of electrical connections in the power converter SR in a manner known to those skilled in the art. If an electrical short circuit or an interruption of an electrical connection is detected in the power converter SR, then the fifth fault detection unit FE5 outputs a fifth error signal FS5 with a signal level "logical zero" via a signal output. As long as no electrical short circuit or interruption of electrical connection is detected, the fifth error detection unit FE5 outputs the fifth error signal FS5 with a signal level "logical one".

Es können weitere Fehlererkennungseinheiten vorgesehen sein, die zum Beispiel Fehler in einer in der Figur nicht dargestellten Digitaleinheit des Stromrichters SR zur Steuerung der Endstufe ES, insbesondere in einem elektronischen Taktgeber der Digitaleinheit des Stromrichters SR, erkennen und in der oben beschriebenen Weise weitere Fehlersignale abgeben. There may be provided further error detection units, for example, detect errors in a not shown in the figure digital unit of the power converter SR to control the power amplifier ES, in particular in an electronic clock of the digital unit of the power converter SR, and deliver more error signals in the manner described above.

Das zuvor beschriebene UND-Gatter VK der Steuereinheit SE bildet aus den fünf Fehlersignalen FS1, FS2, FS3, FS4, FS5, die es über seine Signaleingänge E von den fünf Fehlererkennungseinheiten FE1, FE2, FE3, FE4, FE5 erhält, eine UND-Verknüpfung also eine logische Konjunktion und gibt das Ergebnis dieser UND-Verknüpfung in Form von dem Steuersignal SN2 über den Signalausgang A ab, mit dem der zweite Schalter S2 in einer nachstehend zu beschreibenden Weise gesteuert wird. The AND gate VK of the control unit SE described above forms an AND link from the five error signals FS1, FS2, FS3, FS4, FS5 which it receives via its signal inputs E from the five error detection units FE1, FE2, FE3, FE4, FE5 So a logical conjunction and outputs the result of this AND operation in the form of the control signal SN2 via the signal output A, with which the second switch S2 is controlled in a manner to be described below.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Schaltungsanordnung SA näher beschrieben. The operation of the circuit arrangement SA will be described in more detail below.

In einem fehlerfreien Betriebszustand des Stromrichters SR geben die Fehlererkennungseinheiten FE1, FE2, FE3, FE4, FE5 die jeweiligen Fehlersignale FS1, FS2, FS3, FS4, FS5 mit einem Signalpegel „logisch Eins“ ab. Aus diesen Fehlersignalen FS1, FS2, FS3, FS4, FS5 bildet das UND-Gatter VK der Steuereinheit SE durch logische UND-Verknüpfung ein Ausgangssignal mit einem Signalpegel „logisch Eins“ als das Steuersignal SN2 ab und steuert den zweiten Schalter S2 mit diesem Steuersignal SN2 entsprechend. Von diesem Steuersignal SN2 mit dem Signalpegel „logisch Eins“ gesteuert wird der zweite Schalter S2 geschlossenen bzw. in einem geschlossenen Schaltzustand gehalten. Durch den geschlossenen zweiten Schalter S2 wird der Steueranschluss G1 des ersten Schalters S1 über den vierten Strompfad SP4 auf das Massenpotential des Bezugspotentialanschlusses BP bzw. der elektrischen Masse MS gehalten, wodurch der erste Schalter S1 geöffnet und in einem offenen Schaltzustand gehalten wird. Durch den offenen ersten Schalter S1 wird die elektrische Verbindung zwischen dem Steueranschluss G des Leistungsschalters LS1 und dem Bezugspotentialanschluss BP bzw. der elektrischen Masse MS über den ersten Strompfad SP1 unterbrochen. In diesem fehlerfreien Zustand des Stromrichters SR wird der Leistungsschalter LS somit über den Ansteuerpfad AP von der Endstufe ES angesteuert in einer dem Fachmann bekannten Weise geschlossen bzw. geöffnet. In a fault-free operating state of the power converter SR, the error detection units FE1, FE2, FE3, FE4, FE5 output the respective error signals FS1, FS2, FS3, FS4, FS5 with a signal level "logical one". From these error signals FS1, FS2, FS3, FS4, FS5, the AND gate VK of the control unit SE by logical ANDing an output signal with a signal level "logic one" as the control signal SN2 and controls the second switch S2 with this control signal SN2 corresponding. Controlled by this control signal SN2 with the signal level "logic one", the second switch S2 is kept closed or in a closed switching state. By the closed second switch S2, the control terminal G1 of the first switch S1 is held via the fourth current path SP4 to the ground potential of the reference potential terminal BP or the electrical ground MS, whereby the first switch S1 is opened and held in an open switching state. By the open first switch S1, the electrical connection between the control terminal G of the circuit breaker LS1 and the reference potential terminal BP and the electrical ground MS via the first current path SP1 is interrupted. In this fault-free state of the power converter SR, the power switch LS is thus closed or opened via the drive path AP by the output stage ES in a manner known to the person skilled in the art.

Tritt einer der oben genannten Fehler in dem Stromrichter SR auf, so erkennt die entsprechende Fehlererkennungseinheit FE1, FE2, FE3, FE4, FE5 den Fehler und setzt den Signalpegel des entsprechenden Fehlersignals FS1, FS2, FS3, FS4 oder FS5 vom ursprünglichen „logisch Eins“ auf „logisch Null“ und gibt dieses Fehlersignal FS1, FS2, FS3, FS4 oder FS5 an das UND-Gatter VK der Steuereinheit SE ab. Daraufhin setzt das UND-Gatter VK den Signalpegel des Steuersignals SN2 von „logisch Eins“ auf „logisch Null“ und steuert den zweiten Schalter S2 entsprechend, sodass dieser nun geöffnet und in einem offenen Schaltzustand gehalten wird. If one of the abovementioned errors occurs in the power converter SR, then the corresponding error detection unit FE1, FE2, FE3, FE4, FE5 detects the error and sets the signal level of the corresponding error signal FS1, FS2, FS3, FS4 or FS5 from the original "logical one". to "logic zero" and outputs this error signal FS1, FS2, FS3, FS4 or FS5 to the AND gate VK of the control unit SE. Thereafter, the AND gate VK sets the signal level of the control signal SN2 from "logic one" to "logic zero" and controls the second switch S2 accordingly, so that it is now opened and held in an open switching state.

Der offene zweite Schalter S2 unterbricht die elektrische Verbindung zwischen dem Steueranschluss G1 des ersten Schalters S1 und dem Bezugspotentialanschluss BP bzw. der elektrischen Masse MS über den vierten Strompfad SP4, sodass der Steueranschluss G1 des ersten Schalters S1 nicht mehr auf dem Massepotential gehalten wird. The open second switch S2 interrupts the electrical connection between the control terminal G1 of the first switch S1 and the reference potential terminal BP or the electrical ground MS via the fourth current path SP4, so that the control terminal G1 of the first switch S1 is no longer held at the ground potential.

In diesem Fall wird der erste Schalter S1 über den zweiten Strompfad SP2 oder den dritten Strompfad SP3 und somit mit einem Strom, der entweder von der Stromquelle SQ oder durch Entladen der an dem Steueranschluss G des Leistungsschalters LS1 befindlichen elektrischen Ladungen bereitgestellt wird. In this case, the first switch S1 is provided via the second current path SP2 or the third current path SP3 and thus with a current provided either by the current source SQ or by discharging the electrical charges located at the control terminal G of the circuit breaker LS1.

Durch die redundante Ausführung von zwei Ansteuerpfaden, also des zweiten und des dritten Strompfades SP2, SP3, bleibt der erste Schalter S1 auch bei einem Abriss eines der beiden Strompfades SP2 und SP3 sicher ansteuerbar, sodass dieser im Falle eines Fehlers im Stromrichter SR sicher geschlossen und im geschlossenen Schaltzustand gehalten werden kann. Due to the redundant design of two drive paths, so the second and the third current paths SP2, SP3, the first switch S1 remains safely controlled even with a demolition of one of the two current paths SP2 and SP3, so that in the event of a fault in the power converter SR safely closed and can be held in the closed switching state.

Bei einem Ausfall der Stromquelle SQ durch beispielsweise Abriss des Strompfades SP3 kann der erste Schalter S1 weiterhin mit den an dem Steueranschluss G des Leistungsschalters LS1 befindlichen elektrischen Ladungen gesteuert geschlossen werden. Folglich können sich die elektrischen Ladungen, die noch an dem Steueranschluss G des Leistungsschalters LS1 verblieben, über den ersten Strompfad SP1 und durch den geschlossenen ersten Schalter S1 bzw. dessen Laststrecke L1 zu der elektrischen Masse MS abfließen und der Leistungsschalter LS1 kann anschließend sicher geöffnet werden. Damit dient die Schaltungsanordnung SA quasi als Notschalter zum sicheren Öffnen des Leistungsschalters LS1 für den Fall, dass eine normale Ansteuerung des Leistungsschalters LS1 über die Endstufe ES nicht mehr möglich ist. If the current source SQ fails due to, for example, demolition of the current path SP3, the first switch S1 can continue to be closed controlled with the electrical charges located at the control terminal G of the circuit breaker LS1. Consequently, the electrical charges that remained at the control terminal G of the circuit breaker LS1 can flow through the first current path SP1 and through the closed first switch S1 and its load path L1 to the electrical ground MS and the circuit breaker LS1 can then be safely opened , Thus, the circuit SA serves quasi as an emergency switch for safe opening of the circuit breaker LS1 in the event that a normal control of the circuit breaker LS1 via the power amplifier ES is no longer possible.

Claims

Circuit arrangement (SA) for safely opening a power switch (LS1) of a power converter (SR) which can be controlled via a control signal output (SO) of the circuit arrangement (SA) in the event of a fault in the power converter (SR), the circuit arrangement (SA) having the following features: A first current path (SP1) which electrically connects the control signal output (SO) to a reference electrical potential terminal (BP) of the circuit arrangement (SA), - A first switch (S1) having a control terminal (G1) and via this control terminal (G1) controllable load path (L1), wherein the load path (L1) of the first switch (S1) in the first current path (SP1) in series is switched, - A second current path (SP2), which electrically connects the control signal output (SO) to the control terminal (G1) of the first switch (S1).

A circuit arrangement (SA) according to claim 1, further comprising a first electric valve (D1) connected in series in said second current path (SP2) and having a forward direction passing from said control signal output (SO) to said control terminal (G1 ) of the first switch (S1).

A circuit arrangement (SA) according to claim 1 or 2, further comprising a third current path (SP3) electrically connecting the control terminal (G1) of the first switch (S1) to a voltage / current source (SQ).

A circuit arrangement (SA) according to claim 3, further comprising a second electrical valve (D2) connected in series in the third current path (SP3) and having a forward direction from the voltage / current source (SQ) to the first Control terminal (G1) of the first switch (S1) points.

Circuit arrangement (SA) according to one of the preceding claims, further comprising: A fourth current path (SP4) electrically connecting the control terminal (G1) of the first switch (S1) to the reference potential terminal (BP), A second switch (S2) having a control terminal (G2) and a load path (L2) controllable via this control terminal, the load path (L2) of the second switch (S2) being connected in series in the fourth current path (SP4), A control unit (SE) which is designed to open the second switch (S2) in the converter (SR) by issuing a control signal (SN2) to the control connection (G2) of the second switch (S2) and / or in to keep an open switching state.

Circuit arrangement (SA) according to claim 5, wherein the control unit (SE) comprises a logical link (VK) having at least one signal input (E) for obtaining at least one error signal (FS1, FS2, FS3, FS4, FS5) and a signal output (A ) which is electrically connected to the control terminal (G2) of the second switch (S2) for outputting the control signal (SN2) to the second switch (S2), wherein the at least one error signal (FS1, FS2, FS3, FS4, FS5) is indicative of a fault in the power converter (SR).

Circuit arrangement (SA) according to one of the preceding claims, wherein an error case, for the processing of which the control unit (SE) is designed, comprises at least one of the following error states: - Failure of a supply voltage for the power converter (SR), Exceeding a predetermined or predefinable upper voltage threshold by the supply voltage, Falling below a predetermined or predefinable lower voltage threshold by the supply voltage, - fault in a final stage (ES) of the power converter (SR) for switching the circuit breaker (LS1), - fault in a switching phase of the circuit breaker (LS1), - electrical short circuit in the power converter (SR), Interruption of an electrical connection in the power converter (SR), - Error in a digital unit of the power converter (SR) for controlling the power amplifier (ES), in particular in a clock of the digital unit of the power converter (SR).

Circuit arrangement (SA) according to one of the preceding claims, further comprising: - a fifth current path (SP5) parallel to the fourth current path (SP4), wherein the fifth current path (SP5) electrically connects the control terminal (G1) of the first switch (S1) to the reference potential terminal (BP), - a voltage limiting circuit unit (SB) connected in series in the fifth current path (SP5) and configured to have the voltage potential at the Maintain control terminal (G1) of the first switch (S1) up to a predetermined or predetermined voltage potential threshold (Us).

A circuit arrangement (SA) according to claim 8, wherein the voltage limiting circuit unit (SB) comprises a Zener diode (Z) having a forward direction, which points from the electrical reference potential terminal (BP) to the control terminal (G1) of the first switch (S1) Voltage potential threshold (Us) is the blocking voltage of this Zener diode (Z).

Power converter (SR) for providing at least one phase current (Ip) for an electrical machine (EM), wherein the power converter (SR) has the following features: - At least one power switch (LS1) for passing a phase current (Ip) to the electric machine (EM), wherein the power switch (LS1) has a control terminal (G) and controlled via the control terminal (G) is designed switchable At least one circuit arrangement (SA) according to one of the preceding claims for safely opening the circuit breaker (LS1) in the event of a fault in the power converter (SR), - Wherein the control signal output (SO) of the circuit arrangement (SA) to the control terminal (G) of the circuit breaker (LS1) is electrically connected.

A drive arrangement (AA) for driving a vehicle with an electric machine (EM), wherein the drive arrangement (AA) has a power converter (SR) for providing the at least one phase current (Ip) for the electric machine (EM), wherein the power converter ( SR) comprises at least one circuit arrangement (SA) according to one of claims 1 to 9.