DE102012213349A1

DE102012213349A1 - Vorhersage einer Transistortemperatur in einem Wechselrichterleistungsmodul eines Fahrzeuges, und verwandte Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE102012213349A1
Application number: DE102012213349A
Authority: DE
Inventors: Khiet LE; Gregory D. ROSDAHL; David Tang; Seok-Joo JANG; Song He
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2013-02-28
Also published as: CN103029650A; CN103029650B; US8847427B2; US20130049454A1

Abstract

Ein Leistungsmodulsystem für ein Fahrzeug umfasst eine Schaltkreisplatine, einen Leistungstransistor, welcher auf der Schaltkreisplatine befestigt ist, sowie einen Temperatursensor, welcher auf der Schaltkreisplatine an einem Sensier-Ort befestigt ist, welcher entfernt von dem Leistungstransistor ist. Der Temperatursensor ist eingerichtet, um eine Echtzeit-Temperatur an dem Sensier-Ort zu messen. Das System umfasst ebenso einen Prozessor, welcher mit Temperatursensor gekoppelt ist, um eine vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur für den Leistungstransistor aus der gemessenen Echtzeit-Temperatur an dem Sensier-Ort zu erzeugen. Die vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur wird unter Verwendung einer ausgewählten Kalibrierkurve erzeugt, welche einem momentanen Betriebszustand des Fahrzeuges entspricht.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstandes betreffen allgemein eine Temperaturmessung. Insbesondere betreffen Ausführungsformen des Gegenstandes die Vorhersage der Echtzeit-Siliziumtemperatur eines Leistungstransistors in einem Wechselrichtermodul eines Fahrzeuges.
Hintergrund
In früheren Jahren führten Fortschritte in der Technologie, als auch sich immer weiter entwickelnde Geschmacksrichtungen, zu wesentlichen Änderungen im Design von Automobilen. Eine der Änderungen umfasst die Nutzung von Energie und die Komplexität der verschiedenen elektrischen Systeme in Automobilen, insbesondere in Fahrzeugen, welche mit alternativen Kraftstoffen betrieben werden, wie zum Beispiel Hybrid-, Elektro- und mit Brennstoffzellen betriebene Fahrzeuge.
Viele der elektrischen Komponenten, einschließlich der in Elektro- und Hybrid-Elektro-Fahrzeugen verwendeten elektrischen Antriebsmotoren, werden mit elektrischer Energie aus Wechselstrom(AC)-Energiequellen versorgt. Jedoch stellen diese Energiequellen (zum Beispielen Batterien), welche in solchen Anwendungen verwendet werden, lediglich Gleichstrom(DC)-Energie bereit. Daher werden Vorrichtungen benutzt, welche als Energiewechselrichter bekannt sind, um die DC-Energie in AC-Energie umzuwandeln. Solche Energiewechselrichter werden unter Verwendung einer Vielzahl von Leistungstransistoren umgesetzt, welche ein zyklisches Temperaturverhalten während normaler Verwendung aufweisen.
Dementsprechend kann ein Energiewechselrichtermodul eines Fahrzeuges eine Art von thermischem Schutzschaltkreis beinhalten, um die Temperatur des Moduls zu überwachen.
Einige herkömmliche Leistungsmodule verwenden einen Temperatursensor, wie zum Beispiel einen Thermistor, um eine grobe Abschätzung der Temperatur des einen oder der mehreren Transistoren in dem Wechselrichtermodul zu erhalten. Der Temperatursensor misst nicht direkt oder genau die tatsächliche Echtzeit-Siliziumtemperatur des bzw. der Transistoren, da der Temperatursensor nicht zusammen mit dem bzw. den Transistoren angeordnet ist.
Kurze Zusammenfassung
Ein Verfahren zum Betreiben eines Energiewechselrichtermoduls eines Fahrzeuges wird bereitgestellt. Das Verfahren erhält Temperaturwerte an einem Ort des Energiewechselrichtermoduls, welcher entfernt von dem Leistungstransistor ist, und bestimmt einen momentanen Betriebszustand des Fahrzeuges. Das Verfahren fährt fort durch Anpassen des Temperaturwertes in Übereinstimmung mit einer ausgewählten Kalibrierkurve entsprechend dem momentanen Betriebszustand des Fahrzeuges, was zu einer vorhergesagten Echtzeit-Siliziumtemperatur für einen Transistor des Energiewechselrichtermoduls führt. Das Verfahren fährt fort durch Betreiben des Energiewechselrichtermoduls auf eine Art und Weise, welche durch die vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur beeinflusst wird.
Ebenso wird ein weiteres Verfahren zum Betreiben eines Energiewechselrichtermoduls eines Fahrzeuges bereitgestellt. Das Energiewechselrichtermodul umfasst einen Leistungstransistor und einen Thermistor, welcher an einem Ort befestigt sind, welcher vom Leistungstransistor entfernt ist. Das Verfahren erhält einen Temperaturwert unter Verwendung des Thermistors, bestimmt einen momentanen Betriebszustand des Fahrzeuges, und wählt eine Kalibrierkurve aus einer Mehrzahl von verschiedenen Temperaturkalibrierkurven aus. Die ausgewählte Kalibrierkurve entspricht dem momentanen Betriebszustand des Fahrzeuges. Das Verfahren fährt fort durch Anpassen des Temperaturwertes mittels der ausgewählten Kalibrierkurve, um eine vorhergesagte Echtzeit-Temperatur des Leistungstransistors zu erhalten, und durch Betreiben des Energiewechselrichtermoduls in Übereinstimmung mit der vorhergesagten Echtzeit-Temperatur des Leistungstransistors.
Ebenso wird ein Leistungsmodulsystem für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Leistungsmodulsystem umfasst eine Schaltkreisplatine, einen Leistungstransistor, welcher auf der Schaltkreisplatine befestigt ist, und einen Temperatursensor, welcher auf der Schaltkreisplatine an einem Sensier-Ort befestigt ist, welcher entfernt von dem Leistungstransistor ist. Der Temperatursensor ist dazu eingerichtet, eine Echtzeit-Temperatur an dem Sensier-Ort zu messen. Das System umfasst ebenfalls einen mit dem Temperatursensor gekoppelten Prozessor, um eine vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur für den Leistungstransistor aus der gemessenen Echtzeit-Temperatur an dem Sensier-Ort zu erzeugen. Die vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur wird unter Verwendung einer ausgewählten Kalibrierkurve erzeugt, welche einem momentanen Betriebszustand des Fahrzeuges entspricht.
Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl an Konzepten in einer vereinfachten Form darzustellen, welche weiter unten in der detaillierten Beschreibung erläutert ist. Diese Zusammenfassung soll Hauptmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstandes nicht festlegen, und soll auch nicht als eine Anleitung verwendet werden, um den Umfang des beanspruchten Gegenstandes zu bestimmen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein vollständigeres Verständnis des Gegenstandes kann durch Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung und die Ansprüche in Verbindung mit den folgenden Figuren erlangt werden, wobei gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente in den Figuren bezeichnen.
1 ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit einem elektrischen Antriebssystem;
2 ist eine vereinfachte schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Leistungsmodulsystems für ein Fahrzeug;
3 ist ein Flussdiagramm, welches eine beispielhafte Ausführungsform des Temperatur-Kalibrierverfahrens darstellt;
4 ist eine beispielhafte Kurve, welche typische Temperaturwerte für einen Thermistor und ein Infrarot-Thermometer zeigt; und
5 ist ein Flussdiagramm, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Betriebsverfahrens für ein Energiewechselrichtermodul eines Fahrzeuges darstellt.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende detaillierte Beschreibung dient lediglich illustrativen Zwecken und soll die Ausführungsformen des Gegenstandes oder die Anwendung und Verwendungen solcher Ausführungsformen nicht beschränken. Wie hierin verwendet, hat das Wort „beispielhaft” die Bedeutung „als ein Beispiel, Umstand oder Darstellung dienend”. Jede hierin als beispielhaft beschriebene Umsetzung ist nicht notwendiger Weise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Umsetzungen gedacht.
Weiterhin soll es keine Beschränkung durch irgendeine explizit oder implizit in dem vorangegangenen technischen Gebiet, Hintergrund, kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellte Theorie geben.
Techniken und Technologien können hierin hinsichtlich funktionaler und/oder logischer Blockkomponenten beschrieben werden, und mit Bezug auf symbolische Darstellungen von Vorgängen, Bearbeitungsschritten und Funktionen, welche durch verschiedene Berechnungskomponenten oder -Einrichtungen ausgeführt werden können. Solche Vorgänge, Aufgaben und Funktionen werden manchmal als von einem Computer ausgeführt bezeichnet, computerisiert, Software-implementiert oder Computer-implementiert. Es wird bevorzugt, dass die verschiedenen in den Figuren dargestellten Blockkomponenten durch eine beliebige Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten ausgebildet sein können, welche dazu eingerichtet sind, die spezifizierten Funktionen auszuführen. Beispielsweise kann eine Ausführungsform eines Systems oder eine Komponente verschiedene integrierte Schaltkreis-Komponenten umfassen, zum Beispiel Speicherelemente, digitale Signal-Bearbeitungselemente, Logik-Elemente, Look-Up-Tabellen oder dergleichen, welche eine Vielzahl von Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuereinrichtungen ausführen können.
Die hierin beschriebene Technologie kann verwendet werden, um die Verbindungstemperatur eines oder mehrerer in einem Leistungsmodul eines elektrischen oder Hybrid-Fahrzeuges verwendeten Transistoren vorherzusagen. Eine Echtzeit-Temperaturmessung wird an einem bestimmten Ort des Leistungsmoduls vorgenommen, und zwar unter Verwendung eines Sensors, wie zum Beispiel eines Thermistor. Die gemessenen Temperaturdaten werden dann unter Verwendung von Kalibrierdaten, welche von mit Thermistor-Daten unter verschiedenen Fahrzeugbetriebsbedingungen erhaltenen Infrarot-Sensordaten erzeugt wurden, kalibriert. Beispielsweise kann eine Übertragungsfunktion zweiter Ordnung verwendet werden, um die Echtzeit-Verbindungstemperatur auf Grundlage der von dem Thermistor erhaltenen Echtzeit-Daten vorherzusagen.
Dieser Lösungsansatz ermöglicht eine genaue Vorhersage der Verbindungstemperatur während des Fahrzeugbetriebs, und zwar über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen. Überdies kann die tatsächliche Transistortemperatur in Verbindung mit einem genauen thermischen Schutzsystem für den Energiewechselrichter verwendet werden. Eine Kenntnis der momentanen Transistortemperatur gestattet dem Fahrzeug ebenso, den Energiewechselrichter auf eine effizientere und wirksamere Art und Weise aufgrund eines besseren thermischen Schutzes zu betreiben.
Der hierin beschriebene Gegenstand kann mit einem Energiewechselrichtermodul für einen Elektromotor von der Art, wie er in Fahrzeugen vorgefunden werden, verwendet werden. Verschiedene Ausführungsformen betreffen Verfahren zum Betreiben eines Energiewechselrichtermoduls eines Fahrzeuges, thermische Schutzmethoden für ein Energiewechselrichtermodul, ein Leistungsmodulsystem für ein Fahrzeug und dergleichen. Beispielsweise kann der hier dargestellte Gegenstand mit einem elektrischen Antriebsmotor eines Elektro- oder Hybrid-Automobils verwendet werden. In dieser Hinsicht ist 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Fahrzeuges 100 mit einem elektrischen Antriebssystem. Eine Ausführungsform des elektrischen Antriebssystems umfasst, ohne Beschränkung: einen Elektromotor 102; ein Energiewechselrichtermodul 104; und eine Motorsteuerung 106. Die in 1 dargestellten Komponenten funktionieren zusammen auf eine gut bekannte Art und Weise, um den Elektromotor 102 zum Zwecke des Bereitstellens eines Drehmomentes für den Antrieb von Rädern des Fahrzeuges zu steuern und zu regeln. Die Motorsteuerung 106 steuert den Betrieb des Energiewechselrichtermoduls 104, welches die Energie von einer oder mehreren Gleichstromenergiequellen (nicht dargestellt) in Wechselstromenergie zum Betreiben des Elektromotors 102 umwandelt.
In bestimmten Ausführungsformen wird ein Energiewechselrichtermodul eines Fahrzeuges einem thermischen Protektionsschema bzw. -Methode ausgesetzt, welche die Temperatur des Energiewechselrichtermoduls für Zwecke der Diagnose, Sicherheit, Wartung und/oder andere Zwecke überwacht. In dieser Hinsicht ist 2 eine vereinfachte schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Leistungsmodulsystems 200 für ein Fahrzeug. Das Leistungsmodulsystem 200 kann beispielsweise in dem in 1 dargestellten Fahrzeug 100 verbaut sein, wobei das Leistungsmodulsystem 200 einige oder alle der in 1 dargestellten Komponenten umfassen oder mit diesen zusammen funktionieren kann. Die dargestellte Ausführungsform des Leistungsmodulsystems 200 umfasst allgemein, ohne Beschränkung: Ein Energiewechselrichtermodul 202; einen Prozessor 204; ein Speicherelement 206; und eine Motorsteuerung. Obwohl diese Elemente als individuelle Blöcke dargestellt sind, kann eine Umsetzung des Leistungsmodulsystems 200 derart eingerichtet sein, dass einige oder alle der dargestellten Blöcke integriert bzw. zusammen angeordnet sind. Beispielsweise könnten der Prozessor 204, das Speicherelement 206 sowie die Motorsteuerung 208 zusammen als ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) ausgeführt sein. Als ein weiteres Beispiel könnte die Funktionalität der Motorsteuerung 208 und der Prozessor 204 in eine oder mehrere weitere elektronische Steuereinheiten (ECUS) an Bord des Hauptfahrzeuges kombiniert bzw. integriert sein.
Das Energiewechselrichtermodul 202 kann in einem Gehäuse 212, einer Ummantelung oder einer beliebigen geeigneten physischen Struktur untergebracht sein. Das Gehäuse 212 kann verwendet werden, um wenigstens eine Schaltkreisplatine 214 für die elektronischen (und andere) Komponenten des Energiewechselrichtermoduls 202 aufzunehmen und zu schützen. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Energiewechselrichtermodul 202 eine Mehrzahl von Leistungstransistoren 216 und dazugehörigen Dioden (nicht dargestellt), welche auf der Schaltkreisplatine 214 in einer Anordnung befestigt sind, welche die Umwandlung von einer Gleichstrom(DC)-Energiequelle in eine Wechselstrom(AC)-Energie umwandelt, welche zum Antreiben eines Elektromotors geeignet ist, wie gut bekannt ist. In der Praxis können die Transistoren 216 unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Halbleiter-Transistortechnologie ausgeführt sein, wie zum Beispiel als ein Bipolartransistor mit isolierter Mittelelektrode (IGBT), welcher auf einem Siliziumsubstrat gebildet ist, einem Feldeffekt-Transistor (zum Beispiel einem MOSFET oder dergleichen) oder einer beliebigen anderen vergleichbaren Einrichtung, welche im Stand der Technik bekannt ist.
Das Leistungsmodulsystem 200 umfasst wenigstens einen Temperatursensor 220, welcher auf der Schaltkreisplatine 214 an einem Sensier-Ort befestigt ist, welcher entfernt von den Transistoren 216 ist. Daher misst der Temperatursensor 220 die Echtzeit-Temperatur an einem Sensier-Ort, das heißt, vielmehr als die Echtzeit-Temperatur der Transistoren 216 direkt. In der Praxis ist der Ort des Temperatursensors 220 derart ausgewählt, dass der physische Abstand zwischen dem Temperatursensor 220 und einem überwachten Transistor 216a weniger als der Abstand zwischen dem Temperatursensor 220 und allen anderen Transistoren 260 ist. In einer typischen Ausführung ist der Abstand zwischen dem Transistor 216a und dem Temperatursensor 220 innerhalb des Bereiches von etwa 5 mm bis etwa 10 mm. Es sei bemerkt, dass der Unterschied zwischen der Temperatur an dem Sensier-Ort und die tatsächliche Verbindungstemperatur des Transistors 216a bedeutend sein kann, wobei der Unterschied eine Funktion von Energiedissipation, Stromflussbedingungen und physischem Abstand ist. Beispielsweise kann in bestimmten Ausführungsformen die nominelle Temperaturdifferenz so viel wie etwa 27°C betragen. Überdies ist die thermische Verzögerungszeit zwischen dem Temperatursensor 220 und dem Transistor 216a eine Funktion eines räumlichen Abstandes und einer Masse des Temperatursensors 220.
Der Temperatursensor 220 kann in Verbindung mit einem thermischen Schutzschema für das Leistungsmodulsystem 200 verwendet werden. Aus diesem Grunde wird der Transistor, welcher typischerweise am heißesten wird, als der überwachte Transistor 216a ausgewählt. Daher beeinflusst der Ort des heißesten Transistors 216a auf der Schaltkreisplatine 214 den Sensier-Ort des Temperatursensors 220 und legt ihn somit fest. In alternativen Ausführungsformen muss der heißeste Transistor nicht überwacht werden. Überdies könnte eine Mehrzahl von Temperatursensoren 220 verwendet werden, um zur gleichen Zeit mehr als einen Transistor 216 zu überwachen.
Beim Betrieb wird eine temperaturabhängige Eigenschaft des Temperatursensors 220 überwacht bzw. gemessen, und zwar durch den Prozessor 204, um einen Echtzeit-Temperaturwert für den Sensier-Ort zu bestimmen. Obwohl nicht immer erforderlich, verwendet die hier dargestellte beispielhafte Ausführungsform einen Thermistor für den Temperatursensor 220. Daher ist die temperaturabhängige Eigenschaft des Thermistors sein elektrischer Widerstand. Dementsprechend kann das Leistungsmodulsystem 200 einen in geeigneter Weise eingerichteten Schaltkreis umfassen (welcher unter Verwendung des Prozessors 204 implementiert sein kann), welcher den Echtzeit-Widerstand des Thermistors misst und den Widerstandswert in eine entsprechende Temperaturmessung umwandelt.
Der Prozessor 204 und die Motorsteuerung 208 sind jeweils derart eingerichtet, um verschiedene Aufgaben, Verfahren und Vorgänge, welche hierin beschrieben sind, auszuführen bzw. zu unterstützen. In der Praxis können der Prozessor 204 und die Motorsteuerung 208 jeweils mit einem allgemein üblichen Prozessor, einem Mikroprozessor, einer Mikrosteuerung, einem Inhalts-adressierbaren Speicher, einem digitalen Signalprozessor, einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis, einem feldprogrammierbaren Gate-Array, einer beliebigen geeigneten programmierbaren Logik-Einrichtung, einer individuellen Gate- oder Transistor-Logik, diskreten Hardware-Komponenten oder einer beliebigen Kombination davon implementiert bzw. ausgeführt sein, welche dazu eingerichtet sind, die hierin beschriebenen Funktionen zu unterstützen und/oder auszuführen. In dieser Hinsicht kann der Prozessor 204 mit dem Temperatursensor 220 gekoppelt sein, um eine vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur für den Leistungstransistor 216a zu erzeugen, und zwar auf Grundlage der gemessenen Echtzeit-Temperatur an dem Sensier-Ort. Der Prozessor 204 und/oder die Motorsteuerung 208 können ebenso dazu eingerichtet sein, um das Leistungsmodulsystem 200 auf eine bestimmte Art und Weise in Übereinstimmung mit der vorhergesagten Echtzeit-Siliziumtemperatur des Transistors 216a zu betreiben.
Wie unten detaillierter erläutert wird, wird die Temperatur des Transistors 216a auf akkurate Weise unter Verwendung einer oder mehrerer Temperatur-Kalibrierkurven vorhergesagt, und zwar unter Verwendung einer oder mehrerer Temperatur-Kalibrierkurven, welche die an dem Sensier-Ort gemessene Temperatur mit der tatsächlichen Verbindungstemperatur des Transistors 216a korrelieren. Insbesondere ist eine Mehrzahl von Temperatur-Kalibrierkurven in dem Speicherelement 206 abgespeichert, wobei jede Kalibrierkurve einem entsprechenden Betriebszustand des Fahrzeuges entspricht. Die verschiedenen Kalibrierprofile stellen typische Betriebsszenarien dar, welche das Leistungsmodulsystem 200 unter extreme thermische Beanspruchungen stellen könnten. Aus verschiedenen Gründen wäre es wünschenswert, eine genaue Bestimmung der tatsächlichen Echtzeit-Temperatur des Transistors 216a zu haben, und zwar vielmehr, als sich lediglich auf die gemessene Temperatur an dem Sensier-Ort des Temperatursensors 220 zu verlassen. Beispielsweise würden grobe Abschätzungen der Verbindungstemperatur des Transistors 216a keinen adäquaten thermischen Schutz bei Bedingungen mit einem hohen Strom oder einer abrupten Änderung der Strömungsbedingungen bereitstellen.
Dementsprechend verwendet die hier dargestellte Technik eine unterschiedliche Methode des Approximierens einer Siliziumtemperatur unter Verwendung von Kalibrierkurven auf Grundlage von Thermistorwerten und direkten Infrarot-Thermometerwerten. Mit einer genaueren Approximation der Siliziumtemperatur kann das Leistungsmodulsystem 200 die Rand-Bandbreite weiter reduzieren und den Wechselrichter auf eine effizientere und wirkungsvollere Art und Weise betreiben. Zusätzlich können die Betriebsbedingungen des Wechselrichters mit zunehmendem Alter des Leistungsmodulsystems 200 herabgesetzt werden, oder wenn sich die Leistung des Leistungsmodulsystems 200 verschlechtert. Der hierin beschriebene Lösungsweg identifiziert ein thermisches Modellsystem unter Verwendung von Verfahrensschrittergebnissen, und sagt eine Übergangstemperaturänderung in Silizium auf Grundlage von Thermistorwerten unter zufälligen thermischen Lastbedingungen vorher.
3 ist ein Flussdiagramm, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Temperatur-Kalibrierverfahrens 300 darstellt, welches ausgeführt werden kann, um eine oder mehrere Temperatur-Kalibrierkurven für ein System zu erzeugen, wie zum Beispiel das Leistungsmodulsystem 200. In der Praxis werden verschiedene Kalibrierkurven für verschiedene Fahrzeugbetriebsbedingungen erhalten (zum Beispiel Betriebsbedingungen, welche typischerweise zu einem Überhitzen der Transistoren in dem Energiewechselrichtermodul führen). Ein kalibrierter Betriebszustand kann, ohne Beschränkung, ein beliebiger Zustand der folgenden Zustände sein: Weit geöffnete Drosselklappe; erneutes Starten aus dem abgestellten Zustand heraus; oder Anfahren an einer Steigung. Das Verfahren 300 kann durch Simulieren der Bedingungen entsprechend eines ersten Betriebszustandes beginnen (Schritt 302). Während Schritt 302 ist das Wechselrichtermodul Steuerbefehlen ausgesetzt, welche die Befehle emulieren, welche von dem Fahrzeug erzeugt würden, wenn es tatsächlich in dem ersten Betriebszustand betrieben würde. In der Praxis können diese Befehle sich auf verschiedene elektromechanische Parameter beziehen, welche mit dem Betrieb des Wechselrichters assoziiert sind, zum Beispiel Drehmoment, Strom, Impedanz oder dergleichen.
Das Energiewechselrichtermodul kann dann unter den Bedingungen betrieben werden, welche den ersten Betriebszustand emulieren. Während dieser Zeit verändert das Verfahren 300 die Temperatur des Systems für Zwecke der Kalibrierung. Für diese besondere Ausführungsform wendet das Verfahren 300 eine gepulste thermische Belastung an dem System an (Schritt 304), um die entsprechende thermische Antwort des Thermistors und des Transistors zu erhalten. Bei Änderung der Systemtemperatur misst das Verfahren 300 die Echtzeit-Thermistor-Temperaturwerte zusammen mit den Echtzeit-Transistor-Temperaturwerten unter Verwendung eines geeigneten Geräts, wie zum Beispiel eines Infrarot-Thermometers, welches die Siliziumverbindung des Ziel-Transistors (Schritt 306) überprüft, wobei das Verfahren diese Werte sammelt. Daher sammelt das Verfahren 300 bei Schritt 306 Temperaturwerte (sowohl bei dem Sensier-Ort des Thermistors als auch des Ziel-Transistors) für eine Mehrzahl von Stichproben. Die Temperaturdaten können für eine Analyse und Weiterbearbeitung gespeichert werden, wie unten erläutert ist.
Das Verfahren 300 sammelt Temperaturdaten auf die obig beschriebene Art und Weise für jeden der verschiedenen zu kalibrierenden Betriebszustände. Nach Abschluss der Datensammlung (Abfrageschritt 308), fährt das Verfahren fort mit Schritt 312. Falls nicht, führt das Verfahren 300 dann zu einem Schritt 310, um den nächsten Betriebszustand zu simulieren, und das Energiewechselrichtermodul auf eine Art und Weise zu betreiben, welche die Bedingungen für den nächsten Betriebszustand emulieren. Danach schreitet die Sammlung von Temperaturdaten fort wie oben beschrieben ist.
Nach Sammlung aller dieser Temperaturdaten leitet das Verfahren 300 die Temperatur-Kalibrierkurven für die unterschiedlichen Betriebszustandsbedingungen daraus ab (Schritt 312). Alternativ könnte jede Kalibrierkurve nach Sammlung der assoziierten Temperaturdaten abgeleitet werden, wobei nicht auf die Sammlung aller dieser Temperaturdaten gewartet werden müsste. Jede Temperatur-Kalibrierkurve dient dazu, die gesammelten Thermistor-Temperaturwerte mit den direkt gemessenen Temperaturwerten, welche von dem Infrarot-Thermometer aufgenommen wurden (das heißt die gemessenen Temperaturdaten für den Ziel-Transistor), zu korrelieren. Die Temperatur-Kalibrierkurven können dann in einem Speicherelement des Systems gespeichert und bereitgehalten werden (Schritt 314), und zwar zur Verwendung während des Betriebs des Fahrzeuges. In der Praxis ist jede Kalibrierkurve mit ihrem entsprechenden Betriebszustand verlinkt oder sonst wie assoziiert, so dass auf die beste Kalibrierkurve während des Betriebs des Fahrzeuges zugegriffen und diese verwendet werden kann.
In bestimmten Ausführungsformen werden Kalibrierkurven aus den Infrarot-Temperaturdaten und den Thermistordaten bei verschiedenen Bedingungen umgesetzt, um die Silizium-Kontaktstellentemperatur des Ziel-Transistors zu berechnen. Der Lösungsweg der gepulsten thermischen Belastung gestattet es dem System, eine Step-up-Antwort der Temperatur gegenüber der Zeit für den Thermistor während einer vorübergehenden thermischen Bedingung zu erhalten, eine Step-up-Antwort der Temperatur gegenüber der Zeit für den Leistungstransistor (und zwar mittels des Infrarot-Thermometers) unter der gleichen vorübergehenden thermischen Bedingung zu erhalten, und danach die Step-up-Antworten zu korrelieren. Alternativ bzw. zusätzlich könnten Step-down-Antworten der Temperatur gegenüber der Zeit verwendet werden, um die Kalibrierkurven zu erhalten.
4 ist eine beispielhafte Kurve 400, welche typische Temperaturwerte für einen Thermistor und ein Infrarot-Thermometer zeigt, welche einer gepulsten thermischen Belastungsbedingung ausgesetzt sind. Die Kurve 400 umfasst eine Thermistor-Auftragung 402 der Temperatur gegenüber der Zeit, und eine Infrarot-Thermometer-Auftrag 404 der Temperatur gegenüber der Zeit, dargestellt bezüglich gemeinsamer Achsen. Es sei bemerkt, dass die Step-up- bzw. Anstiegs-Zeit des Infrarot-Thermometers bedeutend kürzer ist als die Step-up- bzw. Anstiegs-Zeit des Thermistors. Ebenso (obwohl weniger auffällig) ist die Step-down- bzw. Abstiegs-Zeit des Infrarot-Thermometers kürzer als die Step-down- bzw. Abstiegs-Zeit des Thermistors.
Es gibt zwei vorherrschende mit den Auftragungen 402, 404 verbundene Zeitkonstanten (kurz und lang). In Übereinstimmung mit der herkömmlichen Bezeichnungsweise ist die Kurzzeit-Konstante definiert als die Zeit, welche erforderlich ist, um 63,2% der Temperaturdifferenz zu erreichen (zwischen der Start-Temperatur und der End-Nenntemperatur). Daher ist für das dargestellte Beispiel die Kurzzeit-Konstante für die Infrarot-Thermometer-Auftragung 404 die erforderliche Zeit, um 63,2% von etwa 57°C zu erreichen, oder etwa 120 ms. Im Gegensatz dazu ist die Kurzzeit-Konstante für die Thermistor-Auftragung 402 die erforderliche Zeit, um 63,2% von etwa 33°C zu erreichen, oder etwa 600 ms. Die Langzeit-Konstante ist als die Zeit definiert, welche erforderlich ist, um 98,0 von etwa 56,5°C zu erreichen, und zwar in etwa 10 s. Für dieses Beispiel beträgt die Langzeit-Konstante für die Infrarot-Thermometer-Auftragung 404 etwa 0,5/29°, oder etwa 2,0%. Im Gegensatz dazu, beträgt die Langzeit-Konstante für die Thermistor-Auftragung 402 etwa 0,5/6,0°, oder etwa 8,0%. Eine Aufnahme dieser Zeitkonstanten durch Kalibrieren wird eine genauere Korrelation der Ausgangstemperatur mit der Eingangstemperatur bereitstellen.
In der Praxis kann eine Übertragungsfunktion zweiter Ordnung verwendet werden, um die Transistorverbindungstemperatur auf Grundlage der von dem Thermistor erhaltenen Echtzeit-Temperaturdaten vorherzusagen. Die kalibrierten Messdaten können auf eine Weise weiter bearbeitet werden, welche die Step-up- oder Step-down-Antwort der Thermistortemperatur als die Eingabe und die Step-up- oder Step-down-Antwort der Infrarot-Temperatur als die Ausgabe berücksichtigen. Für dieses Beispiel ist ein lineares dynamisches mathematisches Modell in dem Frequenzbereich konstruiert, und zwar unter Verwendung beispielsweise einer geeigneten Plattform oder Anwendung, wie zum Beispiel MATLAB. Überdies bietet der System-Identifizierungs-Lösungsweg eine große Auswahl an dynamischen Modellen an, um das thermische System am Besten durch Anpassen der Anzahl an Polen und Nulldurchgängen der linearen Zeit-unabhängigen(LTI)-Übertragungsfunktion zu beschreiben.
In Übereinstimmung mit einem beispielhaften Kalibrierungslösungsweg wird das dynamische System aus den vorübergehenden Step-down-Thermikantworten in dem Zeitbereich identifiziert (nämlich die Thermistor-Daten und die Infrarot-Thermometer-Daten). Danach wird ein individuelles Zeitsystemmodell konstruiert und in dem Frequenzbereich evaluiert, um eine Übertragungsfunktion von der Thermistortemperatur zu der Infrarot-Thermometertemperatur zu erhalten. Das identifizierte dynamische Modell wird dann durch Vergleichen der vorhergesagten vollständigen Übergangsantwort (zum Beispiel Step-up-, Momentanzustands- und Step-down-Eigenschaften) mit den Messdaten in dem Zeitbereich validiert bzw. bestätigt. Falls gültig, kann das validierte dynamische Modell dann als eine Kalibrierkurve verwendet werden, um die Echtzeit-Silizium-Kontaktstellen-Temperatur des Zieltransistors vorherzusagen, und zwar unter Annahme beliebiger transienter Eingangsdaten von dem Thermistor. Es wird bevorzugt, dass ein ähnlicher Lösungsweg verwendet werden könnte, um eine Kalibrierkurve auf Grundlage der Step-up-Thermikantworten zu erzielen.
Die Kalibrierkurven können in einem an Bord befindlichen Speicherelement zur Verwendung in Verbindung mit einer thermischen Schutzmaßnahme während des Fahrzeugbetriebs gespeichert und bereitgehalten werden. In dieser Hinsicht ist 5 ein Flussdiagramm, welches eine beispielhafte Ausführungsform eines Betriebsverfahrens 500 für ein Energiewechselrichtermodul eines Fahrzeuges darstellt. Die verschiedenen in Verbindung mit dem Verfahren 500 ausgeführten Schritte können durch Software, Hardware, Firmware oder einer beliebigen Kombination davon ausgeführt werden. Für darstellende Zwecke kann die folgende Beschreibung des Verfahrens 500 sich auf oben in Verbindung mit 1 bis 4 erwähnte Elemente beziehen. In der Praxis können Abschnitte des Verfahrens 500 durch unterschiedliche Elemente des beschriebenen Systems ausgeführt werden, zum Beispiel einem Prozessor, einer Wechselrichtersteuerung oder dergleichen. Es wird bevorzugt, dass das Verfahren 500 eine beliebige Anzahl zusätzlicher oder alternativer Schritte umfassen kann, wobei die in 5 dargestellten Schritte nicht in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden müssen, und wobei das Verfahren 500 in einem umfassenderen Verfahren mit zusätzlicher Funktionalität eingegliedert sein kann, welche hier nicht im Detail dargestellt ist. Überdies könnten eine oder mehrere der in 5 gezeigten Schritte von einer Ausführungsform des Verfahrens 500 ausgelassen werden, solange die beabsichtigte Gesamtfunktionalität erhalten bleibt.
Die dargestellte Ausführungsform des Verfahrens 500 startet mit einem Bestimmen des momentanen Betriebszustandes des Hauptfahrzeuges (Schritt 502). In der Praxis kann eine begrenzte und festgesetzte Anzahl an vordefinierten und detektierbaren Betriebszuständen vorliegen, oder eine unbegrenzte Anzahl möglicher Betriebszustände, welche für das Verfahren 500 vorstellbar sind. Der aktuelle Betriebszustand des Fahrzeuges kann durch Überwachen einer beliebigen Anzahl von messbaren Größen, Parametern, Statusindikatoren oder dergleichen bestimmt werden. Beispielsweise kann der aktuelle Betriebszustand durch einige oder alle der folgenden detektierbaren Elemente erkannt werden, und zwar ohne Beschränkung: Motorgeschwindigkeit; Motorstrom; Schaltfrequenz; Modulationsindex; Batteriespannung; Drehmomentbefehl; oder Motortemperatur. Das Verfahren 500 kann dann fortfahren durch Auswählen einer von der Mehrzahl von gespeicherten Kalibrierkurven, Profilen, oder Schemata für den aktuellen Betriebszustand (Schritt 504). Wie zuvor erwähnt, kann das System eine beliebige Anzahl an Kalibrierkurven entsprechend einer beliebigen Anzahl von verschiedenen vorgegebenen Betriebszuständen abspeichern. Daher wählt Schritt 504 vorzugsweise die entsprechende Kalibrierkurve aus, welche am Besten zu dem aktuellen Betriebszustand des Fahrzeuges „passt”. In der Praxis könnte das Verfahren 500 hier enden oder eine Standard-Kalibrierkurve auswählen, falls das System bestimmt, dass der aktuelle Betriebszustand keine entsprechende Kalibrierkurve besitzt. Dieses Beispiel nimmt an, dass Schritt 504 eine der gespeicherten Kalibrierkurven zur Verwendung in Verbindung mit dem aktuellen Betriebszustand auswählt.
Das Verfahren 500 erhält Echtzeit-Temperaturwerte von dem Thermistor (Schritt 506), welcher von dem in Frage stehenden Leistungstransistor entfernt angeordnet ist. In der Praxis können die Thermistorwerte durch Messen des elektrischen Widerstandes des Thermistors und Bearbeiten der Widerstandswerte auf eine geeignete Art und Weise erhalten werden, um entsprechende Temperaturmesswerte zu bekommen. Die Thermistorwerte können dann angepasst bzw. nach Bedarf kalibriert werden, und zwar unter Verwendung der ausgewählten Kalibrierkurve (Schritt 508). In der Praxis führt eine Anwendung der ausgewählten Kalibrierkurve zu einer akkurat vorhergesagten Echtzeit-Silizium-Kontaktstellentemperatur für den in Frage stehenden Transistor, welcher in dem Energiewechselrichtermodul des Fahrzeuges angeordnet ist.
Das Verfahren 500 analysiert die vorhergesagte Echtzeit-Transistor-Temperatur (Schritt 510) auf eine geeignete Art und Weise, um zu bestimmen, ob irgendeine Maßnahme vorgenommen werden sollte oder nicht. In der Praxis könnte das Verfahren 500 Temperaturdaten bei individuellen Stichprobenpunkten evaluieren und analysieren, oder es könnte eine Mehrzahl an Stichproben gleichzeitig für Zwecke einer Trendanalyse berücksichtigen. In beiden Szenarien kann das Verfahren 500 den Betrieb des Energiewechselrichtermoduls nach Bedarf in Übereinstimmung mit der vorhergesagten Echtzeit-Siliziumtemperatur (Schritt 512) regeln oder sonstwie steuern. Beispielsweise könnte das Verfahren 500 eine thermische Schutzbetriebsart für das Energiewechselrichtermodul starten, wenn die vorhergesagte Echtzeit-Transistortemperatur eine vorbestimmte Schwellenwert-Temperatur überschreitet. Als ein weiteres Beispiel könnte das Verfahren 500 eine oder mehrere Leistungs- oder weitere Betriebs-Eigenschaften oder Parameter des Energiewechselrichtermoduls in Antwort auf die vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur anpassen. Mit anderen Worten, die Ausgabe des Wechselrichtermoduls kann durch die vorhergesagte Echtzeit-Transistortemperatur beeinflusst werden.
Während wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorangegangenen detaillierten Beschreibung dargestellt worden ist, wird bevorzugt, dass eine große Anzahl an Variationen existiert. Beispielsweise könnte, obwohl die oben beschriebene Ausführungsform eine Energiewechselrichter-Anwendung betrifft, die hier dargestellte Temperatur-Vorhersage-Techniken und -Technologie ebenso in anderen Anwendungen, Systemen und Szenarien verwendet werden, wo eine Vorhersage einer genauen Temperatur erwünscht ist.
Es wird ebenso bevorzugt, dass die hierin beschriebene Ausführungsform bzw. Ausführungsformen nicht den Umfang, die Anwendbarkeit oder Konfiguration des beanspruchten Gegenstandes in irgendeiner Weise beschränken sollen. Vielmehr soll die vorangegangene detaillierte Beschreibung dem Fachmann eine nützliche Anleitung zur Umsetzung der beschriebenen Ausführungsform bzw. Ausführungsformen bereitstellen. Es wird davon ausgegangen, dass verschiedene Änderungen hinsichtlich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den durch die Ansprüche definierten Umfang zu verlassen, welcher bekannte Äquivalente und zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Patentanmeldung vorhersehbarer Äquivalente mit umfasst.
Weitere Ausführungsformen

1. Verfahren zum Betreiben eines Energiewechselrichtermoduls eines Fahrzeuges, wobei das Verfahren umfasst: Erhalten eines Temperaturwertes an einem Ort des Energiewechselrichtermoduls, welches entfernt von dem Leistungstransistor angeordnet ist; Bestimmen eines momentanen Betriebszustandes des Fahrzeuges; Anpassen des Temperaturwertes in Übereinstimmung mit einer ausgewählten Kalibrierkurve entsprechend dem momentanen Betriebszustand des Fahrzeuges, was zu einer vorhergesagten Echtzeit-Siliziumtemperatur für einen Transistor des Energiewechselrichtermoduls führt; und Betreiben des Energiewechselrichtermoduls auf eine Art und Weise, welche durch die vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur beeinflusst wird.
2. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Erhalten des Temperaturwertes umfasst: Messen einer temperaturabhängigen Eigenschaft eines Sensors; und Bestimmen des Temperaturwertes aus der gemessenen temperaturabhängigen Eigenschaft.
3. Verfahren nach Ausführungsform 2, wobei das Messen der temperaturabhängigen Eigenschaften umfasst: Messen eines elektrischen Widerstandes eines auf einer Schaltkreisplatine des Energiewechselrichtermoduls befestigten Thermistors.
4. Verfahren nach Ausführungsform 1, weiterhin umfassend: Erhalten einer Mehrzahl von Temperatur-Kalibrierkurven für eine entsprechende Mehrzahl von vorbestimmten Betriebszuständen des Fahrzeuges; wobei der momentane Betriebszustand des Fahrzeuges einer von der Mehrzahl der vorbestimmten Betriebszustände des Fahrzeuges ist; und wobei die ausgewählte Kalibrierkurve eine von der Mehrzahl der Temperaturkalibrierkurven ist.
5. Verfahren nach Ausführungsform 4, weiterhin umfassend: Ableiten der Mehrzahl der Temperatur-Kalibrierkurven; und Speichern der abgeleiteten Temperatur-Kalibrierkurven in einem Speicherelement.
6. Verfahren nach Ausführungsform 5, wobei das Ableiten der Mehrzahl von Temperatur-Kalibrierkurven umfasst: Betreiben des Energiewechselrichtermoduls unter Bedingungen, welche die Mehrzahl von vorbestimmten Betriebszuständen des Fahrzeuges emulieren; Sammeln von Temperaturwerten an dem Ort des Leistungsmoduls für eine Mehrzahl von Stichproben; Messen, und zwar mit einer Infrarotthermometer-Einrichtung, einer Temperatur des Leistungstransistors für die Mehrzahl von Prüfpunkten; und Korrelieren der gesammelten Temperaturwerte mit der gemessenen Temperatur des Leistungstransistors für jede der Bedingungen, welche die Mehrzahl von vorbestimmten Betriebszuständen des Fahrzeuges emulieren.
7. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Betreiben des Energiewechselrichtermoduls ein Initiieren einer thermischen Schutzbetriebsart umfasst, wenn die vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur eine Schwellenwert-Temperatur überschreitet.
8. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei das Betreiben des Energiewechselrichtermoduls ein Anpassen von Leistungseigenschaften des Energiewechselrichtermoduls in Antwort auf die vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur umfasst.
9. Verfahren zum Betreiben eines Energiewechselrichtermoduls eines Fahrzeuges, wobei das Energiewechselrichtermodul einen Leistungstransistor und einen Thermistor umfasst, welcher an einem Ort befestigt ist, welcher entfernt von dem Leistungstransistor ist, wobei das Verfahren umfasst: Erhalten eines Temperaturwertes unter Verwendung des Thermistors; Bestimmen eines aktuellen Betriebszustandes des Fahrzeuges; Auswählen, aus einer Mehrzahl verschiedener Temperatur-Kalibrierkurven, einer ausgewählten Kalibrierkurve entsprechend des aktuellen Betriebszustandes des Fahrzeuges; Anpassen des Temperaturwertes mittels der ausgewählten Kalibrierkurve, um eine vorhergesagte Echtzeit-Temperatur des Leistungstransistors zu erhalten; und Betreiben des Energiewechselrichtermoduls in Übereinstimmung mit der vorhergesagten Echtzeit-Temperatur des Leistungstransistors.
10. Verfahren nach Ausführungsform 9, wobei das Erhalten des Temperaturwertes umfasst: Messen eines elektrischen Widerstandes des Thermistors; und Bestimmen des Temperaturwertes auf dem gemessenen elektrischen Widerstand.
11. Verfahren nach Ausführungsform 9, weiterhin umfassend: Ableiten der Mehrzahl der verschiedenen Temperatur-Kalibrierkurven; und Speichern der abgeleiteten Temperatur-Kalibrierkurven in einem Speicherelement.
12. Verfahren nach Ausführungsform 11, wobei das Ableiten der Mehrzahl der verschiedenen Temperatur-Kalibrierkurven umfasst: Erhalten einer ersten Step-up-Antwort der Temperatur gegenüber der Zeit für den Thermistor unter einer vorübergehenden thermischen Belastung; Erhalten einer zweiten Step-up-Antwort der Temperatur gegenüber der Zeit für den Leistungstransistor unter der vorübergehenden thermischen Belastung; und Korrelieren der ersten Step-up-Antwort mit der zweiten Step-up-Antwort.
13. Verfahren nach Ausführungsform 11, wobei das Ableiten der Mehrzahl der verschiedenen Temperatur-Kalibrierkurven umfasst: Erhalten einer ersten Step-down-Antwort der Temperatur gegenüber der Zeit für den Thermistor unter einer vorübergehenden thermischen Belastung; Erhalten einer zweiten Step-down-Antwort der Temperatur gegenüber der Zeit für den Leistungstransistor unter der vorübergehenden thermischen Belastung; und Korrelieren der ersten Step-down-Antwort mit der zweiten Step-down-Antwort.
14. Verfahren nach Ausführungsform 9, wobei das Betreiben des Energiewechselrichtermoduls ein Initiieren einer thermischen Schutzbetriebsart umfasst, wenn die vorhergesagte Echtzeit-Temperatur eine Schwellenwert-Temperatur überschreitet.
15. Verfahren nach Ausführungsform 9, wobei das Betreiben des Energiewechselrichtermoduls ein Anpassen von Leistungseigenschaften des Energiewechselrichtermoduls in Antwort auf die vorhergesagte Echtzeit-Temperatur umfasst.
16. Leistungsmodulsystem für ein Fahrzeug, wobei das Leistungsmodulsystem umfasst: Eine Schaltkreisplatine; einen Leistungstransistor, welcher auf der Schaltkreisplatine befestigt ist; einen Temperatursensor, welcher an der Schaltkreisplatine an einem Sensier-Ort befestigt ist, und zwar entfernt von dem Leistungstransistor, wobei der Temperatursensor eingerichtet ist, eine Echtzeit-Temperatur an dem Sensier-Ort zu messen; und einen Prozessor, welcher mit dem Temperatursensor gekoppelt ist, um eine vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur für den Leistungstransistor aus der gemessenen Echtzeit-Temperatur an dem Sensier-Ort zu erzeugen, wobei die vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur unter Verwendung einer ausgewählten Kalibrierkurve erzeugt wird, welche einem momentanen Betriebszustand des Fahrzeuges entspricht.
17. Leistungsmodulsystem nach Ausführungsform 16, wobei der Prozessor das Leistungsmodulsystem in Übereinstimmung mit der vorhergesagten Echtzeit-Siliziumtemperatur betreibt.
18. Leistungsmodulsystem nach Ausführungsform 17, wobei der Prozessor eine thermische Schutzbetriebsart für das Leistungsmodulsystem startet, wenn die vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur eine Schwellenwert-Temperatur überschreitet.
19. Leistungsmodulsystem nach Ausführungsform 17, wobei der Prozessor die Leistungseigenschaften des Leistungsmodulsystems in Übereinstimmung mit der vorhergesagten Echtzeit-Siliziumtemperatur anpasst.
20. Leistungsmodulsystem nach Ausführungsform 16, weiterhin umfassend ein Speicherelement, welches mit dem Prozessor gekoppelt und dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Temperatur-Kalibrierkurven für eine entsprechende Mehrzahl von vorbestimmten Betriebszuständen des Fahrzeuges zu speichern, wobei die ausgewählte Kalibrierkurve eine Kurve aus der Mehrzahl von Temperatur-Kalibrierkurven ist.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Energiewechselrichtermoduls eines Fahrzeuges, wobei das Verfahren umfasst: Erhalten eines Temperaturwertes an einem Ort des Energiewechselrichtermoduls, welches entfernt von dem Leistungstransistor angeordnet ist; Bestimmen eines momentanen Betriebszustandes des Fahrzeuges; Anpassen des Temperaturwertes in Übereinstimmung mit einer ausgewählten Kalibrierkurve entsprechend dem momentanen Betriebszustand des Fahrzeuges, was zu einer vorhergesagten Echtzeit-Siliziumtemperatur für einen Transistor des Energiewechselrichtermoduls führt; und Betreiben des Energiewechselrichtermoduls auf eine Art und Weise, welche durch die vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erhalten des Temperaturwertes umfasst: Messen einer temperaturabhängigen Eigenschaft eines Sensors; und Bestimmen des Temperaturwertes aus der gemessenen temperaturabhängigen Eigenschaft.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: Aufrechterhalten einer Mehrzahl von Temperatur-Kalibrierkurven für eine entsprechende Mehrzahl an vorbestimmten Betriebszuständen des Fahrzeuges; wobei der momentane Betriebszustand des Fahrzeuges ein Zustand von der Mehrzahl von vorbestimmten Betriebszuständen des Fahrzeuges ist; und wobei die ausgewählte Kalibrierkurve eine Kurve aus der Mehrzahl von Temperatur-Kalibrierkurven ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: Ableiten der Mehrzahl von Temperatur-Kalibrierkurven; und Speichern der abgeleiteten Temperatur-Kalibrierkurven in einem Speicherelement.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Ableiten der Mehrzahl von Temperatur-Kalibrierkurven umfasst: Betreiben des Energiewechselrichtermoduls unter Bedingungen, welche die Mehrzahl von vorbestimmten Betriebszuständen des Fahrzeuges emulieren; Sammeln von Temperaturwerten an dem Ort des Leistungsmoduls für eine Mehrzahl von Prüfpunkten; Messen, und zwar mit einer Infrarotthermometer-Einrichtung, einer Temperatur des Leistungstransistors für die Mehrzahl von Prüfpunkten; und Korrelieren der gesammelten Temperaturwerte mit der gemessenen Temperatur des Leistungstransistors für jede der Bedingungen, welche die Mehrzahl von vorbestimmten Betriebszuständen des Fahrzeuges emulieren.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Betreiben des Energiewechselrichtermoduls ein Anpassen von Leistungseigenschaften des Energiewechselrichtermoduls in Antwort auf die vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur umfasst.
Leistungsmodulsystem für ein Fahrzeug, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Leistungsmodulsystem umfasst: Eine Schaltkreisplatine; einen Leistungstransistor, welcher auf der Schaltkreisplatine befestigt ist; einen Temperatursensor, welcher an der Schaltkreisplatine an einem Sensier-Ort befestigt ist, und zwar entfernt von dem Leistungstransistor, wobei der Temperatursensor eingerichtet ist, eine Echtzeit-Temperatur an dem Sensier-Ort zu messen; und einen Prozessor, welcher mit dem Temperatursensor gekoppelt ist, um eine vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur für den Leistungstransistor aus der gemessenen Echtzeit-Temperatur an dem Sensier-Ort zu erzeugen, wobei die vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur unter Verwendung einer ausgewählten Kalibrierkurve erzeugt wird, welche einem momentanen Betriebszustand des Fahrzeuges entspricht.
Leistungsmodulsystem nach Anspruch 7, wobei der Prozessor eingerichtet ist, das Leistungsmodulsystem in Übereinstimmung mit der vorhergesagten Echtzeit-Siliziumtemperatur zu betreiben.
Leistungsmodulsystem nach Anspruch 8, wobei der Prozessor eingerichtet ist, eine thermische Schutzbetriebsart für das Leistungsmodulsystem zu starten, wenn die vorhergesagte Echtzeit-Siliziumtemperatur eine Schwellenwert-Temperatur überschreitet.
Leistungsmodulsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, weiterhin umfassend ein Speicherelement, welches mit dem Prozessor gekoppelt und dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Temperatur-Kalibrierkurven für eine entsprechende Mehrzahl von vorbestimmten Betriebszuständen des Fahrzeuges zu speichern, wobei die ausgewählte Kalibrierkurve eine Kurve aus der Mehrzahl von Temperatur-Kalibrierkurven ist.