(57)【要約】電力変換器（１０３）の少なくとも１つの半導体の負荷を低減する転流回路装置（１００）は、バッテリ（１５５）を接続する少なくとも１つの第１接点（１０５）及び第２接点（１１０）と、さらに第１静電容量及び第１寄生インダクタンス（１６０）を有する中間回路コンデンサ（１１５）と、出力側の電力変換器（１０３）と、を備える。電力変換器（１０３）の第２スイッチ素子（１３０）及び第３スイッチ素子（１３５）は、制御信号を使用して制御可能である。さらに転流回路装置（１００）は、第１スイッチ素子（１４５）及びスナバ素子（１５０）からの第２直列接続（１４０）を備える。スナバ素子（１５０）が、第２静電容量及び第２寄生インダクタンス（１６５）を有する。第２静電容量が第１静電容量よりも小さい、及び／又は第２寄生インダクタンス（１６５）が第１寄生インダクタンス（１６０）よりも小さい。【選択図】図１
2020501496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換器（１０３）の少なくとも１つの半導体の負荷を低減する転流回路装置（１００）は、
バッテリ（１５５）を接続する第１接点（１０５）及び第２接点（１１０）と、
前記第１接点（１０５）と前記第２接点（１１０）との間に接続されて第１静電容量及び第１寄生インダクタンス（１６０）を有する中間回路コンデンサ（１１５）と、
出力側の電力変換器（１０３）と、を備え、前記電力変換器（１０３）が、第１接続ライン（１２０）及び第２接続ライン（１２５）を介して、前記中間回路コンデンサ（１１５）、前記第１接点（１０５）、及び前記第２接点（１１０）と接続され、前記電力変換器（１０３）が、少なくとも１つの第２スイッチ素子（１３０）及び第３スイッチ素子（１３５）からの少なくとも１つの第１直列接続を備え、前記第１接点（１０５）及び前記第２接点（１１０）に印加される直流電圧を、前記第２スイッチ素子（１３０）と前記第３スイッチ素子（１３５）との間に配置された出力接点（１３７）に印加される交流電圧に変換し、前記第２スイッチ素子（１３０）及び前記第３スイッチ素子（１３５）が、制御信号（３１０、３１２）を使用して制御可能であり、
前記転流回路装置（１００）が、前記中間回路コンデンサ（１１５）及び前記電力変換器（１０３）に並列に配置された第２直列接続（１４０）を備え、前記第２直列接続（１４０）が、第１スイッチ素子（１４５）及びスナバ素子（１５０）からなり、前記第１スイッチ素子（１４５）が、更なる制御信号（３０５）を使用して制御可能であり、前記スナバ素子（１５０）が、第２静電容量及び第２寄生インダクタンス（１６５）を有し、前記第２静電容量が、前記中間回路コンデンサ（１１５）の前記第１静電容量よりも小さい、及び／又は前記第２寄生インダクタンス（１６５）が、前記中間回路コンデンサ（１１５）の前記第１寄生インダクタンス（１６０）よりも小さいことを特徴とする転流回路装置（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載の転流回路装置（１００）であって、スイッチオンプロセスの間に、前記中間回路コンデンサ（１１５）及び前記電力変換器（１０３）を介して第１転流路を作動させ、スイッチオフプロセスの間に、前記第２直列接続（１４０）及び前記電力変換器（１０３）を介して第２転流路を作動させるよう、前記制御信号（３１０、３１２）を使用して前記第２スイッチ素子（１３０）及び前記第３スイッチ素子（１３５）を制御可能であり、前記更なる制御信号（３０５）を使用して前記第１スイッチ素子（１４５）を制御可能である転流回路装置（１００）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の転流回路装置（１００）であって、前記スナバ素子（１５０）がスナバコンデンサ（２００）である転流回路装置（１００）。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の転流回路装置（１００）であって、前記制御信号（３１０、３１２）のスイッチングエッジに対して時間的にシフトされているスイッチングエッジを有する更なる前記制御信号（３０５）を生成するよう形成されている装置（３００）を備える転流回路装置（１００）。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の転流回路装置（１００）であって、前記制御信号（３１０、３１２）からＯＲ演算を使用して前記更なる制御信号（３０５）を生成するよう形成されている論理ゲート素子（３０７）を備える転流回路装置（１００）。
【請求項６】
請求項５に記載の転流回路装置（１００）であって、前記論理ゲート素子（３０７）から供給された中間信号（３１５）を遅延させ、前記更なる制御信号（３０５）として供給するよう形成されている遅延素子（３０９）を備える転流回路装置（１００）。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の転流回路装置（１００）であって、前記第１接点（１０５）と前記電力変換器（１０３）の端子との間の前記第１接続ライン（１２０）が、バイアである転流回路装置（１００）。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の転流回路装置（１００）を備える車両（４００）であって、前記出力接点（１３７）が、前記車両（４００）の電気モータ（４０５）の端子と接続されている車両（４００）。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の転流回路装置（１００）を使用して電力変換器（１０３）の少なくとも１つの半導体の負荷を低減する方法は、
前記制御信号（３１０、３１２）を供給するステップであって、スイッチオンプロセスの間に、前記制御信号（３１０、３１２）を前記第２スイッチ素子（１３０）及び前記第３スイッチ素子（１３５）に供給し、並びに前記更なる制御信号（３０５）を前記第１スイッチ素子（１４５）に供給し、前記第２スイッチ素子（１３０）又は前記第３スイッチ素子（１３５）を開き、並びに前記第１スイッチ素子（１４５）を開き、前記中間回路コンデンサ（１１５）及び前記電力変換器（１０３）を介して第１流路を作動させるステップと、
前記制御信号（３１０、３１２）を供給するステップであって、スイッチオフプロセスの間に、前記制御信号（３１０、３１２）を前記第２スイッチ素子（１３０）及び前記第３スイッチ素子（１３５）に供給し、並びに前記更なる制御信号（３０５）を前記第１スイッチ素子（１４５）に供給し、前記第２スイッチ素子（１３０）及び前記第３スイッチ素子（１３５）を開き、並びに前記第１スイッチ素子（１４５）を閉じ、前記第２直列接続（１４０）及び前記電力変換器（１０３）を介して第２流路を作動させるステップと、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転流回路装置、電力変換器の少なくとも１つの半導体の負荷を低減する方法、及び転流回路装置を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力インバータの設計では、スイッチオフ損失を最小限に抑えるために、転流路における浮遊インダクタンスを低減することを意図している。極めて低い寄生インダクタンスは、一方ではスイッチオフ挙動にプラスの影響を引き起こすが、他方ではスイッチオン挙動にマイナスの影響を引き起こす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような背景から、本発明は、電力変換器の少なくとも１つの半導体の負荷を低減する改良された転流回路装置、改良された転流回路装置を備える車両、及び主請求項に記載の電力変換器の少なくとも１つの半導体の負荷を軽減する改良された方法、を提供する。有利な実施形態は、従属請求項及び以下の説明から明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
電力変換器の少なくとも１つの半導体の負荷を低減する転流回路装置は、バッテリを接続する少なくとも１つの第１接点及び第２接点と、さらに第１接点と第２接点との間に接続されて第１静電容量及び第１寄生インダクタンスを有する中間回路コンデンサと、出力側の電力変換器と、を備える。電力変換器が、第１接続ライン及び第２接続ラインを介して、中間回路コンデンサ、第１接点、及び第２接点と接続されている。電力変換器が、少なくとも１つの第２スイッチ素子及び第３スイッチ素子からの少なくとも１つの第１直列接続を備え、第１接点及び第２接点に印加される直流電圧を、第２スイッチ素子と第３スイッチ素子との間に配置された出力接点に印加される交流電圧に変換する。第２スイッチ素子及び第３スイッチ素子が、制御信号を使用して制御可能である。さらに転流回路装置は、中間回路コンデンサ及び電力変換器に並列に配置された第２直列接続を備える。第２直列接続が、第１スイッチ素子及びスナバ素子からなる。第１スイッチ素子が、更なる制御信号を使用して制御可能である。スナバ素子が、第２静電容量及び第２寄生インダクタンスを有する。第２静電容量が、中間回路コンデンサの第１静電容量よりも小さい、及び／又は第２寄生インダクタンスが、中間回路コンデンサの第１寄生インダクタンスよりも小さい。
【０００５】
この場合、一実施形態によれば、第２スイッチ素子の第１端子は、第２直列接続の第１端子及び中間回路コンデンサの第１端子と接続されている。第２スイッチ素子の第２端子は、出力接点及び第３スイッチ素子の第１端子と接続されている。また、第３スイッチ素子の第２端子は、第２直列接続の第２端子及び中間回路コンデンサの第２端子と接続されている。
【０００６】
弁とも称されるスイッチ素子は、例えばトランジスタとして実装することができる。本明細書に記載の転流回路装置は、有利にも、異なる高い寄生インダクタンスを有する２つの異なる転流回路を作動させることができる。スイッチオンプロセスでは、高い寄生インダクタンスの存在が有利である。なぜなら、ダイオードから半導体へと電流を転流させる際には、第２スイッチ素子及び第３スイッチ素子がそれぞれ、ダイオード及び半導体を備えると、高速のスイッチングプロセスによって、高い電流変化が引き起こされるためである。高い寄生インダクタンスは、この場合、半導体の電圧降下に有利に働き、その結果、スイッチングプロセスにおけるパワー損失が僅かになる。これに対してスイッチオフプロセスでは、低い寄生インダクタンスの存在が有利である。なぜなら、これによって、転流プロセスの間に電流変化によって引き起こされる過電圧が、著しく低減されるためである。寄生インダクタンスが減少すると、同じ過電圧で、スイッチ速度を高めることができる。それによって、結果として生じるスイッチング損失が最小化される。
【０００７】
転流回路装置によって、有利にも、より高い寄生インダクタンスを有する第１転流路をスイッチオンプロセスのために、より低い寄生インダクタンスを有する第２転流路をスイッチオフプロセスのために、使用することができる。
【０００８】
有利にも、更に、スイッチオンプロセスの間に、中間回路コンデンサ及び電力変換器を介して第１転流路を作動させ、スイッチオフプロセスの間に、第２直列接続及び電力変換器を介して第２転流路を作動させるよう、制御信号を使用して第２スイッチ素子及び第３スイッチ素子を制御可能とし、更なる制御信号を使用して第１スイッチ素子を制御可能とすることができる。この場合、スイッチオンプロセスでは、第２スイッチ素子及び／又は第３スイッチ素子を閉じる、と理解できる。スイッチオフプロセスでは、第２スイッチ素子及び第３スイッチ素子を開く、と理解できる。対応する転流路を作動可能とするために、制御信号は、例えばそのスイッチングエッジに関して、相互に整合させることができる。
【０００９】
転流回路装置の有利な一実施形態によれば、スナバ素子はスナバコンデンサとして形成されてよく、又は少なくとも１つのスナバコンデンサを備えてよい。そのためスナバ素子は、邪魔になる電圧ピークを中和する既知の回路とすることができる。
【００１０】
一実施形態によれば、更なる制御信号はスイッチングエッジを有することができる。スイッチングエッジが、第２スイッチ素子及び第３スイッチ素子の制御信号のスイッチングエッジに対して時間的にシフトされている。例えば、そのために、制御信号のスイッチングエッジに対して時間的にシフトされているスイッチングエッジを有する更なる制御信号を生成するよう形成された装置を使用できる。そのため、スイッチオンプロセスの間に第１転流路が作動されているよう、第１スイッチ素子を時間的にシフトさせて、第２スイッチ素子及び第３スイッチ素子の前に開くことができる。スイッチオンプロセスが終了すると、すぐに第１スイッチ素子を閉じることが可能であり、続くスイッチオフプロセスのために第２転流路を作動させる。
【００１１】
例えば、更なる制御信号は、第２スイッチ素子及び第３スイッチ素子の制御信号からＯＲ演算を介して生成することができる。そのために、制御信号からＯＲ演算を使用して更なる制御信号を生成するよう形成された論理ゲート素子を使用できる。そうしたゲートは、極めて簡単に実装できる。
【００１２】
有利には、転流回路装置はこの場合、更に遅延素子を備えることができる。遅延素子が、論理ゲート素子から供給された中間信号を遅延させ、更なる制御信号として供給するよう形成されている。遅延素子によって、更なるスイッチ素子用の更なる制御信号のスイッチングエッジと、第２スイッチ素子及び第３スイッチ素子用の制御信号との間にオフセットを達成できる。
【００１３】
一実施形態によれば、第１接点と電力変換器の第２スイッチ素子の第１端子との間の第１接続ラインは、バイアとすることができる。つまり、この実施形態による第１接続ラインは、例えばチョーク、コンデンサ、及び抵抗素子等を備えない。これによって、電気エネルギは、可及的に少ない損失で第１接続ラインを通って電力変換器まで流れることができる。
【００１４】
車両は、提案する転流回路装置のうちの１つの転流回路装置を備える。この場合、本明細書で提案する転流回路装置は、既知の転流回路装置の代替として使用することができる。この場合、転流回路装置は、車両の電気モータを制御するために使用できる。
【００１５】
本明細書で提案するアプローチによる転流回路装置を使用して電力変換器の少なくとも１つの半導体の負荷を低減する方法は、以下のステップを含む。制御信号を供給するステップであって、スイッチオンプロセスの間に、制御信号を第２スイッチ素子及び第３スイッチ素子に供給し、並びに更なる制御信号を第１スイッチ素子に供給し、第２スイッチ素子又は第３スイッチ素子を開き、並びに第１スイッチ素子を開き、中間回路コンデンサ及び電力変換器を介して第１流路を作動させるステップ。そして、制御信号を供給するステップであって、スイッチオフプロセスの間に、制御信号を第２スイッチ素子及び第３スイッチ素子に供給し、並びに更なる制御信号を第１スイッチ素子に供給し、第２スイッチ素子及び第３スイッチ素子を開き、並びに第１スイッチ素子を閉じ、第２直列接続及び電力変換器を介して第２流路を作動させるステップ。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態による転流回路装置の図である。
【図２】一実施形態による転流回路装置の図である。
【図３】一実施形態による更なる制御信号を生成する装置を示す図である。
【図４】一実施形態による転流回路装置を備える車両の図である。
【図５】一実施形態による、電力変換器の少なくとも１つの半導体の負荷を低減する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の好適な実施形態に関する以下の記載において、異なる図面に示す同様に作用する要素に対しては、同一又は類似の符号を使用し、これらの要素を繰り返して記載することを省略する。
【００１８】
図１は、一実施形態による転流回路装置１００を示す。転流回路装置１００は、電力変換器１０３の少なくとも１つの半導体の負荷を低減するよう形成されている。このために転流回路装置１００は、少なくとも１つの第１接点１０５と、第２接点１１０と、中間回路コンデンサ１１５と、第１接続ライン１２０と、第２接続ライン１２５と、第２スイッチ素子１３０及び第３スイッチ素子１３５からの第１直列接続を備える電力変換器１０３と、出力接点１３７と、第１スイッチ素子１４５及びスナバ素子１５０からの第２直列接続１４０と、を備える。
【００１９】
出力接点１３７は、例えば、転流回路装置１００を使用して制御可能な電気モータの位相と接続できる。
【００２０】
第１接点１０５及び第２接点１１０において、本実施形態によれば、例えば車両のトラクションバッテリであるバッテリ１５５が接続されている。中間回路コンデンサ１１５は、第１接点１０５と第２接点１１０との間に接続されて第１静電容量及び概略的に示す第１寄生インダクタンス１６０を有する。電力変換器１０３は、第１接続ライン１２０を介して中間回路コンデンサ１１５及び第１接点１０５と接続され、第２接続ライン１２５を介して中間回路コンデンサ１１５及び第２接点１１０と接続されている。電力変換器１０３の第２スイッチ素子１３０と第３スイッチ素子１３５との間に、出力接点１３７が配置されている。電力変換器１０３は、第１接点１０５及び第２接点１１０に印加される直流電圧を、出力接点１３７に印加される交流電圧に変換するよう形成されている。このために、第２スイッチ素子１３０及び第３スイッチ素子１３５を、制御信号を使用して制御することができる。そのため出力接点１３７は、時間的にシフトされ、第１接点１０５及び第２接点１１０と接続される。
【００２１】
本実施形態により、第２スイッチ素子１３０は第２スイッチ１６１及び第２ダイオード１６２を、第３スイッチ素子１３５は第３スイッチ１６３及び第３ダイオード１６４を、備える。例えば、スイッチ素子１３０、１３５は、それぞれトランジスタとして実施されてよい。
【００２２】
第２直列接続１４０は、中間回路コンデンサ１１５及び電力変換器１０３に対して並列に配置されている。本実施形態により、第２直列接続１４０は、中間回路コンデンサ１１５と電力変換器１０３との間に配置されている。第２直列接続１４０の第１スイッチ素子１４５は、更なる制御信号を使用して制御可能である。スナバ素子１５０は、第２静電容量及び概略的に示す第２寄生インダクタンス１６５を有する。第２静電容量は、中間回路コンデンサ１１５の第１静電容量よりも小さい。また第２寄生インダクタンス１６５は、中間回路コンデンサ１１５の第１寄生インダクタンス１６０よりも小さい。図示の実施形態によれば、スナバ素子１５０は、第２接点１１０の側に配置されている。代替的に、スナバ素子１５０が第１接点１０５の側に配置されてもよい。
【００２３】
スイッチ素子１３０、１３５、１４５は、制御信号を使用して、スイッチオンプロセスの間に第１転流路が中間回路コンデンサ１１５及び電力変換器１０３を介して走り、スイッチオフプロセスの間に第２転流路が第２直列接続１４０及び電力変換器１０３を介して走るよう、制御可能である。
【００２４】
この実施形態によれば、第２スイッチ素子１３０の第１端子１７０は、第２直列接続１４０の第１端子１７５及び中間回路コンデンサ１１５の第１端子１８０と接続されている。第２スイッチ素子１３０の第２端子１８５は、出力接点１３７及び第３スイッチ素子１３５の第１端子１８８と接続されている。また、第３スイッチ素子１３５の第２端子１９０は、第２直列接続１４０の第２端子１９３及び中間回路コンデンサ１１５の第２端子１９５と接続されている。第１接続ライン１２０は、この実施形態によれば、第１接点１０５と第１端子１７０との間で、バイアとして形成されている。
【００２５】
以下に、転流回路装置１００の詳細について、再度より詳しく説明する。浮遊インダクタンスの低減は、構造上の複雑性の高まり、また多くの場合にコストの増大にも関連している。転流路における浮遊インダクタンスの高さは、スイッチング挙動、電磁適合性、損失、そして最終的には半導体の歩留まりに対して、大きな影響を及ぼす。浮遊インダクタンスが低減すると、絶縁ゲート電極を備えるバイポーラトランジスタ（略してＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）のスイッチオフの際に、寄生インダクタンスによって引き起こされる過電圧が、著しく低減される。理想的な電流源が半導体を駆動するのであれば、この過電圧が、半導体のスイッチオフの際に制限要因であろう。つまり、スイッチオフプロセスの速度が、浮遊インダクタンスの低減によって加速されるのである。スイッチオフ時間がより短いほど、今度は半導体のスイッチング損失が低減する。従って、この実施形態によれば、第２寄生インダクタンス１６５による第２転流路における寄生インダクタンスの低減は、スイッチオフプロセスの間の同じ過電圧での、スイッチオフ損失を低減させる。これに対してスイッチオン損失は、浮遊インダクタンスが低減すると上昇する。なぜなら、寄生インダクタンスは、転流プロセスの間の電圧降下を引き起こすためである。そのため、ダイオードから反対側の弁の半導体へ、つまり例えば第３ダイオード１６４から半導体として実現された第２スイッチ１６１へと電流を転流する間、印加される端子電圧の増加割合が、半導体両端で低下する。
【００２６】
本明細書で提案する転流回路装置１００は、スイッチオフ損失及びスイッチオン損失の分布に関して良好に妥協し、異なる高い寄生インダクタンス１６０、１６５によって、転流路において、最終的に適切な浮遊インダクタンスを使用することができる。適切な浮遊インダクタンスは、多様な半導体スイッチ世代で著しく異なる可能性がある。従って、これまでの記載の核は、極めて低い浮遊インダクタンスは、スイッチオフ挙動にプラスの影響を有するが、スイッチオン挙動にマイナスの影響を有する、ということである。
【００２７】
半導体１６１、１６３をスイッチオン及びスイッチオフするために、本明細書で提案する転流回路装置１００では、有利にも２つの異なる転流路を使用する。これら転流路は、転流メッシュ（Kommutierungsmaschen）と称することもできる。
【００２８】
図１において、この場合、スイッチオンプロセスでの第１転流路は、太線で示される。図１に示す状態において、第１スイッチ素子１４５及び第３スイッチ素子１３５は開かれ、第２スイッチ素子１３０は閉じられる。このようにして、第１接点１０５は、第２スイッチ素子１３０を介して出力接点１３７と接続されている。
【００２９】
この場合、中間回路コンデンサ１１５は、上記で第１静電容量と称した、第１寄生インダクタンス１６０を伴う中間回路静電容量を表す。第２転流路に組み込まれたスナバ素子１５０は、上記で第２静電容量と称した、第２寄生インダクタンス１６５を伴うスナバ静電容量を表す。この場合、第１静電容量は第２静電容量よりも大きい。また第１寄生インダクタンス１６０は第２寄生インダクタンス１６５よりも大きい。第１転流路は、中間回路コンデンサ１１５で終端する。第１転流路は、半導体の損失を著しく低減させるために、スイッチオンの際に使用される。ダイオードから半導体へと電流を転流させる際には、高速のスイッチングプロセスによって、高い電流変化が引き起こされる。寄生インダクタンス１６０は、この場合、半導体の電圧降下に有利に働き、その結果、スイッチングプロセスにおけるパワー損失が僅かになる。こうしたプロセスのために、第１スイッチ素子１４５のスイッチは開かれたままである。そのため、寄生インダクタンス１６０は、大きな電圧降下を引き起こす。
【００３０】
図２は、一実施形態による転流回路装置１００を示す。これは、図１に示す転流回路装置１００とすることができる。
【００３１】
図２に示す状態において、第１スイッチ素子１４５は閉じられ、第２スイッチ素子１３０及び第３スイッチ素子１３５は開かれる。
【００３２】
この実施形態によれば、第１転流路ではなく第２転流路が、スイッチオフプロセスで作動されており、図２において太線で示される。第２転流路は、スナバ素子で終端する。スナバ端子は、この実施形態によれば、スナバコンデンサ２００として形成されている。この実施形態によれば、第２直列接続１４０の素子は、電力変換器１０３のパワーエレクトロニクスモジュールに、直接に一体化されている。
【００３３】
スイッチオフプロセスでは、第１スイッチ素子１４５と称する第１スイッチも、図示のように閉じられ、第２転流路が使用される。第２寄生インダクタンス１６５によって著しくより低誘導性となった第２転流路を介して、転流プロセスの間の電流変化によって引き起こされる過電圧が、著しく低減される。スイッチオフプロセスの間の最大過電圧は、半導体の降伏電圧によって制限される。第２寄生インダクタンス１６５が減少すると、同じ過電圧で、スイッチ速度を高めることができる。それによって、結果として生じるスイッチング損失が最小化される。
【００３４】
図３は、一実施形態による更なる制御信号３０５を生成する装置３００を示す図である。これは、図１を参照して説明した、第１スイッチ素子を制御する更なる制御信号３０５を生成するよう形成された装置３００とすることができる。
【００３５】
装置３００は、このために、論理ゲート素子３０７及び遅延素子３０９を備える。論理ゲート素子３０７は、図１及び図２を参照して説明した第２スイッチ素子を制御する第２制御信号３１０、及び図１及び図２を参照して説明した第３スイッチ素子を制御する第３制御信号３１２を読み込み、制御信号３１０、３１２を使用して中間信号３１５を生成するよう形成されている。この実施形態によれば、論理ゲート素子３０７は、制御信号３１０、３１２からＯＲ演算を介して中間信号３１５を生成するよう形成されている。遅延素子３０９は、中間信号３１５を読み込み、それを遅延させ、そして更なる制御信号３０５として出力するよう形成されている。
【００３６】
この実施形態によれば、更なる制御信号３０５はスイッチングエッジを有する。スイッチングエッジが、制御信号３１０のスイッチングエッジに対して時間的にシフトされている。
【００３７】
換言すると、図３を参照し、第１スイッチ素子の第１スイッチを制御するための論理が、更なる制御信号３０５によって説明される。第１転流路又は第２転流路の使用は、ハードウエア技術的に、極めて簡単に実現される。この場合、第１スイッチ素子の第１スイッチは、更なる制御信号３０５によって、その都度対応して第２スイッチ素子及び第３スイッチ素子の制御信号３１０に対して時間的にシフトされてスイッチオンされ、スイッチオンプロセスの間に第１転流路が使用される。第２スイッチ素子及び第３スイッチ素子は、負荷弁とも称することができる。スイッチオンプロセスが終了すると、すぐに第１スイッチが閉じられる。そして、次の転流プロセス、つまりスイッチオフプロセスのために、第２転流路が使用される。
【００３８】
図示の実施形態によれば、制御信号３１０、３１２を使用して更なる制御信号３０５を生成するよう、装置３００が形成されている。代替的な実施形態によれば、更なる制御信号３０５を使用して制御信号３１０、３１２を生成するよう、又適切な生成規則に従って制御信号３０５、３１０、３１２を共に生成するよう、代替的な装置３００が形成されている。
【００３９】
図４は一実施形態による転流回路装置１００を備える車両４００を示す。転流回路装置１００は、図１又は図２を参照して説明した転流回路装置１００とすることができる。
【００４０】
転流回路装置１００は、この実施形態によれば、車両４００のバッテリ１５５の直流電圧を、車両４００を駆動する電気モータ４０５を作動させる交流電圧に変換するために使用される。
【００４１】
一実施形態によれば、電気モータ４０５は、三相電気モータとして実現されている。また転流回路装置１００は、対応して３つの変流器を備える。変流器の出力接点は、それぞれ、三相電気モータの１つの相に接続されている。
【００４２】
図５は、一実施形態による、転流回路装置を使用して電力変換器の少なくとも１つの半導体の負荷を低減する方法のフローチャートを示す。これは、図１又は図２を参照して説明したような転流回路装置とすることができる。
【００４３】
ステップ５０１において、制御信号を、転流回路装置のスイッチ素子に供給する。制御信号によって、スイッチオンプロセスの間に、電力変換器のスイッチ素子のうちの１つのスイッチ素子を開き、また電力変換器に並列に接続された第１スイッチ素子を開く。この場合実施形態に従って、第１スイッチ素子を開く制御信号を、時間的に、電力変換器のスイッチ素子を開く制御信号の直前に供給する。
【００４４】
ステップ５０３において、制御信号を、転流回路装置のスイッチ素子に供給する。制御信号によって、スイッチオフプロセスの間に、電力変換器のスイッチ素子を開き、また電力変換器に並列に接続された第１スイッチ素子を閉じる。
【００４５】
ステップ５０１、５０３は、繰り返して実行することができる。連続するステップ５０１において、電力変換器の第２スイッチ素子及び第３スイッチ素子を、交互に開くことができる。
【００４６】
実施形態は第１の特徴及び第２の特徴の間を「及び／又は」とした結合を含むため、１つの実施形態による実施例は第１の特徴と第２の特徴の双方を有し、更なる実施形態による実施例は第１の特徴又は第２の特徴の何れか一方のみを有すると解釈可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１００  転流回路装置
１０３  電力変換器
１０５  第１接点
１１０  第２接点
１１５  中間回路コンデンサ
１２０  第１接続ライン
１２５  第２接続ライン
１３０  第２スイッチ素子
１３５  第３スイッチ素子
１３７  出力接点
１４０  第２直列接続
１４５  第１スイッチ素子
１５０  スナバ素子
１５５  バッテリ
１６０  第１寄生インダクタンス
１６１  第２スイッチ
１６２  第２ダイオード
１６３  第３スイッチ
１６４  第３ダイオード
１６５  第２寄生インダクタンス
１７０  第２スイッチ素子の第１端子
１７５  第２直列接続の第１端子
１８０  中間回路コンデンサの第１端子
１８５  第２スイッチ素子の第２端子
１８８  第３スイッチ素子の第１端子
１９０  第３スイッチ素子の第２端子
１９３  第２直列接続の第２端子
１９５  中間回路コンデンサの第２端子
３１０  第２制御信号
３１２  第３制御信号
３０７  論理ゲート素子
３０９  遅延素子
３１５  中間信号
４００  車両
５０１  供給するステップ
５０３  供給するステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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