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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Sperrschichttemperatur eines Leistungshalbleiters unter Berücksichtigung seiner Degradation sowie Mittel zur Implementierung eines derartigen Verfahrens, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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Die Hauptaufgabe von Leistungshalbleitern in der Kraftfahrzeugelektronik ist die Ansteuerung von Aktoren wie Heizwiderständen, magnetischen Stellern oder Elektromotoren. Die Anforderungen an Leistungshalbleiter sind niedrige Verlustleistungen, hohe Zuverlässigkeit, geringe Kosten und kurze Schaltzeiten. Leistungshalbleiter besitzen ihre höchste Verlustleistung weder im ein- noch im ausgeschalteten Zustand, sondern dazwischen. Dadurch wirkt sich auch häufiges Schalten mit langen Übergangszeiten auf die Verlustleistung aus.
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Als Leistungshalbleiter können Thyristoren und Transistoren zum Einsatz kommen. Weil Thyristoren lange Schaltzeiten aufweisen und ihr Einsatz hohe Kosten verursacht, werden in Kraftfahrzeugen fast ausschließlich Transistoren verwendet. Dabei können vor allem bipolare Transistoren, Metalloxid-Feldeffekttransistoren (MOSFET) und, als Kombination dieser, bipolare Transistoren mit isolierter Gateelektrode (IGBT) verwendet werden. Bipolare Transistoren weisen einen geringen Widerstand im eingeschalteten Zustand auf, MOSFET besitzen kurze Schaltzeilen und werden mit einer Spannung anstatt eines Stroms angesteuert. Da die Einschaltwiderstände bei neueren MOSFET stark gesunken sind, haben diese die bipolaren Transistoren als Leistungshalbleiter in Automobilanwendungen nahezu verdrängt. IGBT scheiden im Fahrzeug häufig aus Kostengründen aus (ausgenommen sind Umrichter für Hybridantriebe), obwohl sie die Vorteile von bipolaren Transistoren und MOSFET vereinen.
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Die im Fahrzeug eingesetzten Transistoren besitzen im Transistorgehäuse oder sogar auf dem gleichen Chip zusätzliche Funktionen wie Überlastschutz, Eigendiagnose und Aufbereitung des Ansteuersignals. Oft sind mehrere Leistungshalbleiter mit ihrer Intelligenz gemeinsam zu einem Leistungsmodul kombiniert.
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Durch den zunehmenden Trend zur Hybridisierung sind vor allem die in Hybridfahrzeugen, hier beispielsweise in Umrichtern, eingesetzten Leistungshalbleiter verstärkten Temperaturhüben und zusätzlichen thermischen Belastungen ausgesetzt. Diese sind beim Design und der Auslegung zu berücksichtigen. Die thermischen Belastungen hängen zu einem beträchtlichen Teil von der Tagesform und dem Typ des Fahrers und/oder der Verkehrslage ab. Idealerweise müssten daher je nach Fahrertyp und Einsatzgebiet individuelle Leistungshalbleiter zum Einsatz kommen, die sich dynamisch der aktuellen Verkehrslage anpassen. Dies ist aus heutiger Sicht nicht möglich. Jedoch kann durch Onlineüberwachung jeweils der momentane Schädigungszustand der Leistungshalbleiter ermittelt werden.
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Wie stark die thermische Belastung die Leistungshalbleiter schädigt, hängt vorrangig von der Sperrschichttemperatur ab. Zur Ermittlung der Sperrschichttemperatur können unterschiedliche Verfahren verwendet werden. Bekannt sind beispielsweise die Faltungsmethode, Kalibrierkurven und thermische Modelle auf Basis der Wärmespreizung. Diese Verfahren besitzen jedoch Schwächen, weil sie die Degradation der einzelnen Materialschichten in den Leistungshalbleitern nicht oder nur unzureichend berücksichtigen. Die Degradation äußert sich beispielsweise in Form von Zerrüttung, Delamination oder in der Bildung von sogenannten Voids. Diese führen zu einer Verschlechterung des thermischen Pfads von der Sperrschicht hin zum Kühlkörper, da die Wärme aufgrund verringerter Querschnittsfläche schlechter abgeführt werden kann. Dies führt zu einem Anstieg der Sperrschichttemperatur Tj bei gleichbleibender Verlustleistung.
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Damit besteht auch weiterhin der Bedarf nach Verbesserungen bei der Ermittlung der Sperrschichttemperatur von Leistungshalbleitern, insbesondere im Kraftfahrzeug, die deren Degradation berücksichtigen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Ermittlung einer Sperrschichttemperatur eines Leistungshalbleiters unter Berücksichtigung der Degradation während des Betriebs sowie Mittel zur Implementierung eines derartigen Verfahrens, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Vorteile der Erfindung
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Da die bisher verwendeten thermischen Modelle zur Ermittlung der Sperrschichttemperatur eines Leistungshalbleiters auf dessen Neuzustand basieren und während des Betriebes nicht angepasst werden, aber die Verbindungstechnik zunehmend im Betrieb degradiert, entsteht ein systematischer Fehler. Dieser Fehler äußert sich in einer zu niedrig ermittelten Sperrschichttemperatur. Damit handelt es sich um eine Abschätzung zur unsicheren Seite. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren ermöglicht es dagegen, ein thermisches Modell in Form einer Impedanzmatrix an den momentanen Degradationszustand zu adaptieren. Hierdurch kann individuell auf das Fahrverhalten eines Fahrers und die resultierende Degradation des Bauteils reagiert werden.
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Die Begriffe "online" und "offline" bezeichnen im Rahmen dieser Anmeldung eine Durchführung eines Verfahrens oder Verfahrensschritts während des laufenden Betriebs eines Kraftfahrzeugs einerseits und vor einer Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs (beispielsweise im Werk) andererseits. Die bisher verwendeten thermischen Modelle zur Ermittlung der Sperrschichttemperatur eines Leistungshalbleiters arbeiten z.B. auf Grundlage einer nur offline ermittelten Aufwärmkurve.
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Mittels der vorgeschlagenen Maßnahmen kann während des Betriebs des Kraftfahrzeugs zuverlässiger als bisher auf die Sperrschichttemperatur geregelt und damit die Lebensdauer des jeweiligen Leistungshalbleiters deutlich verlängert werden. Wird als Ausfallkriterium beispielsweise eine Verschlechterung des thermischen Widerstands um 20% angesetzt, ergibt sich auf Grundlage von Untersuchungen mit Lastwechseltests eine Lebensdauersteigerung von ca. 300%.
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Durch die online-Umsetzung im Kraftfahrzeug können auch in kritischen Anwendungsfällen die spezifizierten Lebensdauern erreicht und grundsätzlich unkontrollierte Ausfälle vermieden werden. Weil jeweils der momentane thermische Widerstand des Leistungshalbleiters ermittelt wird, kann in Abhängigkeit vom Degradationszustand und der Sperrschichttemperatur auf die maximale Verlustleistung geregelt werden, die einen thermisch stabilen Zustand gewährleistet. Damit kann auch eine zu starke Abregelung vermieden werden.
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Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät in einem Kraftfahrzeug, insbesondere eines Umrichters bei einem Hybridfahrzeug ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Eine solche Recheneinheit stellt damit ein Mittel zur Implementierung des oben angegebenen und nachfolgend weiter erläuterten Verfahrens dar.
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Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROM, CD-ROM, DVD usw. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt die Bestimmung der Sperrschichttemperatur eines Leistungshalbleiters mittels Faltung bei bekannter Aufwärmkurve in schematischer Darstellung.
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2 zeigt eine Schaltung zur Ermittlung einer Aufwärmkurve gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
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3 veranschaulicht die Ermittlung einer Aufwärmkurve unter Verwendung der Schaltung entsprechend 2.
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4 zeigt eine Regelstrategie, die die Verwendung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst, in schematischer Darstellung.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Im Folgenden wird ein Verfahren erläutert, das auf der eingangs erwähnten Faltungsmethode basiert. Grundsätzlich wird in einem derartigen Verfahren offline eine Aufwärmkurve aufgenommen und in einer Impedanzmatrix abgelegt. 1 zeigt in einem Diagramm A die Aufwärmkurve. Die Diagramme B und C veranschaulichen die Transformation der Aufwärmkurve zur verwendeten Faltungsfunktion (Zth'). Ferner wird online eine Verlustleistung an einem entsprechenden Leistungshalbleiter (aus Schalt- und Durchlassverlusten) berechnet. Dies ist im Wesentlichen in den Diagrammen D und E der 1 gezeigt. Mittels der Impedanzmatrix, die die Aufwärmkurven (gemäß Diagramm A) aller Leistungshalbleiter und die thermischen Querkopplungen zwischen diesen enthält, kann aus der Verlustleistung die Sperrschichttemperatur ermittelt werden, wie in den Diagrammen F und G der 1 gezeigt.
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Das Verfahren umfasst beispielsweise, wie in Diagramm A der 1 dargestellt, die Aufnahme der Aufwärmkurve während des Betriebs. Durch Ableitung lässt sich hieraus die thermische Impedanz Zth ermitteln. Hierbei gilt Zth = dTj/dt. Die entsprechende Kurve ist in Diagramm B der 1 dargestellt. Durch Transformation erhält man hieraus die in Diagramm C der 1 dargestellte Impedanzkurve (Zth') über die Zeit. Kenngrößen dieser Kurve werden in der erläuterten Impedanzmatrix abgelegt, die sich damit auf den Zustand des Leistungshalbleiters bezieht, bei dem die Aufwärmkurve aufgenommen wurde, herkömmlicherweise also dem Neuzustand.
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In der 1 ist die Berechnung der Verlustleistung Pv als Funktionsblock D dargestellt. Ein entsprechend erhaltenes Diagramm ist mit E bezeichnet. Die Verrechnung der Verlustleistung aus Diagramm E mit der Impedanzkurve aus Diagramm C (bzw. der Impedanzmatrix) ist in Diagramm F gezeigt. Für die Sperrschichttemperatur Tj zum Zeitpunkt t gilt dabei Tj(t) = Zth·Pv.
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Zur Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit der Durchlasswiderstände von Leistungshalbleitern wird vorteilhafterweise die berechnete Sperrschichttemperatur Tj in die Verlustleistungsberechnung (Diagramme D und E) zurückgeführt, um eine genauere Berechnung der Verlustleistung zu ermöglichen. Dies ist in Form des Diagramms H der 1 veranschaulicht. Hier ist der Durchlasswiderstand zwischen Drain und Source eines Leistungshalbleiters im eingeschalteten Zustand RDS, on über die Sperrschichttemperatur Tj aufgetragen.
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Die Impedanzmatrix berücksichtigt sowohl die dreidimensionale Wärmeausdehnung als auch die thermischen Querkopplungen zwischen den Elementen eines entsprechenden Leistungshalbleitermoduls. Im Steuergerät wird hieraus die Sperrschichttemperatur Tj durch Faltung gemäß der nachfolgenden Gleichung 1 berechnet. Der Index x beschreibt hierbei die Position des betrachteten Leistungshalbleiters auf einem Leistungshalbleitermodul, n die Anzahl an Transistoren. Zur der per Faltung berechneten Temperatur wird die Kühlkörpertemperatur THS addiert. Zth gibt die temperaturinduzierte Impedanz an.
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Über die Betriebsdauer ergibt sich eine Verschlechterung des realen Wärmewiderstands Rth und damit ein systematischer Fehler bei der Bestimmung der Sperrschichttemperatur. Die reale Sperrschichttemperatur wird sich mit zunehmender Degradation von der ermittelten Temperatur entfernen, bis die thermische Stabilität nicht mehr gewährleistet und der Leistungshalbleiter zerstört wird.
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Dieser systematische Berechnungsfehler wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durch eine dynamische Anpassung der Impedanzmatrix verhindert. Diese dynamische Anpassung erfolgt durch Aktualisierung der thermischen Impedanzen (Ableitung der Aufwärmkurven) in der Impedanzmatrix. Dieses Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 und 3 erläutert.
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2 zeigt dabei eine Schaltung zur Ermittlung einer Aufwärmkurve gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung. Die Schaltung ist insgesamt mit 200 bezeichnet. 3 veranschaulicht in den Diagrammen 3A und 3B die Ermittlung einer Aufwärmkurve unter Verwendung einer entsprechenden Schaltung 200 gemäß 2.
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Die Schaltung 200 weist einen Leistungshalbleiter 201, hier als MOSFET veranschaulicht, auf. Der Leistungshalbleiter 201 ist zwischen einem positiven Spannungsanschluss B+, beispielsweise einem 14 V-Anschluss, und einem Masseanschluss GND in Reihe mit einem Widerstand R1, beispielsweise einem 2 Ω-Widerstand, geschaltet. Zwei Anschlusspunkte sind mit P1 und P2 bezeichnet. Eine Gateelektrode G des Leistungshalbleiters 201 kann über einen Schalter S1 mit dem Masseanschluss GND verbunden werden, wodurch über Drain und Source (ohne Bezeichnung) des Leistungshalbleiters 201 ein Strom von dem positiven Spannungsanschluss B+ zu dem Masseanschluss GND fließen kann. Dieser Strom wird als Laststrom bezeichnet.
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Alternativ dazu kann der Schalter S1 geöffnet und ein weiterer Schalter S2 geschlossen werden. Über eine Teststromquelle 202 kann nun ein Teststrom zugeschaltet werden, der über den Schalter S2, den Anschlusspunkt P2, eine Bodydiode (ohne Bezeichnung) des Leistungshalbleiters 201 und den Anschlusspunkt P1 (also in umgekehrter Richtung zu dem Laststrom) fließt. Eine über die Bodydiode (und damit den Leistungshalbleiter insgesamt) abfallende Spannung kann mit einer Spannungsmesseinrichtung 203 ermittelt werden.
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Die Aufnahme der Aufwärmkurve erfolgt folgendermaßen:
Der Leistungshalbleiter 201 wird zunächst bei geschlossenem Schalter S1 und geöffnetem Schalter S2 mit einem konstanten Laststrom von beispielsweise 1 bis 10 A beaufschlagt, bis eine vollständige Erwärmung (thermischer Gleichgewichtszustand) des Leistungshalbleiters 201 auftritt. Dies ist in Diagramm 3A der 3 dargestellt. In Diagramm 3A ist eine Spannung U in V auf der y-Achse gegen eine Zeit t in s auf der x-Achse aufgetragen. Die entsprechende Spannungskurve ist mit 300 (in einer Aufwärmphase 310) bzw. 301 (siehe unten) bezeichnet. Das Diagramm 3B der 3 (in Diagramm 3A gestrichelt dargestellt) entspricht einer Detailvergrößerung des Diagramms 3A, wobei zusätzlich ein Verlauf 302 einer Sperrschichttemperatur (berechnet aus der Spannungskurve 301 in dem entsprechenden Bereich) dargestellt ist. Der y-Wert des Sperrschichttemperaturverlaufs 302 entspricht beispielsweise einer Temperatur T in °C.
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Der Zeitraum bis zur vollständigen Erwärmung entspricht in Diagramm 3A einer Aufwärmphase 310 von ca. 550 bis 880 s (die Aufwärmphase 310 beginnt früher, ist hier jedoch erst ab ca. 550 s dargestellt). In der Phase 310 bewirkt der Temperaturanstieg durch den Laststrom eine Erhöhung des Widerstands zwischen Drain und Source bei eingeschaltetem Leistungshalbleiter 201, RDS, on. Entsprechend steigt die Spannung U. Der thermische Gleichgewichtszustand sei hier spätestens zu einem Zeitpunkt t = 0 bei ca. 880 s erreicht. Die Zeit bis zur vollständigen Erwärmung ist abhängig vom Betrag der thermischen Kapazitäten.
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Zum Zeitpunkt t = 0 wird der Laststrom abgeschaltet (Schalter S1 geöffnet) und ein Messstrom von beispielsweise 10–100 mA (durch Schließen des Schalters S2) zugeschaltet. Vorteilhafterweise erfolgt dies, um thermische Querkopplungen zu berücksichtigen, bei einem anderen Leistungshalbleiter 201. Wie im Detail aus Diagramm 3B ersichtlich nimmt die Spannung ab dem Zeitpunkt t = 0 mit einer sinkenden Temperatur des Leistungshalbleiters 201 bei einer Messung über die Bodydiode des Leistungshalbleiters 201 mittels der Spannungsmesseinrichtung 203 zu, da diese einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt (Phase 320 des Diagramms 3A in 3). Das Diagramm 3B gibt also mit der Spannungskurve die durch den Messstrom induzierte Spannung in Form der Kurve 301 an. Über eine zuvor aufgenommene Kalibrierungskurve (diese muss für einen kleinen Strom, beispielsweise die genannten 10–100 mA aufgenommen werden, um keine Eigenerwärmung im Bauteil zu erzeugen) kann der Spannungsverlauf über den Leistungshalbleiter in den Temperaturverlauf bzw. eine Abkühlkurve 302 umgerechnet werden. Diese Abkühlkurve 302 kann in eine Aufwärmkurve (vgl. Diagramm 1A in 1) umgerechnet werden. Mit dieser Aufwärmkurve kann die Impedanzmatrix aktualisiert werden.
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Um bei der Impedanzmatrix die Querkopplungen zu berücksichtigen, darf bei der Berechnung zu einer bestimmten Zeit nur eine Verlustleistung eingeprägt werden, d.h. es darf nur ein Halbleiter mit einem Laststrom beaufschlagt werden (s
3, Diagramm 3A, Phase
301). In der anschließenden Messphase (Phase
302 bzw. Diagramm 3B) werden nur die nicht mit einem Laststrom beaufschlagten Halbleiter gemessen. Daraus ergibt sich eine vereinfachte Impedanzmatrix gemäß Gleichung 3. Vor der Messung muss ein thermisch stabiler Zustand hergestellt werden.
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Unter der Bedingung, dass Diffusionsvorgänge (z.B. durch die Verwendung von Diffusionsfängern) nur eine untergeordnete Rolle spielen, kann auf die Ermittlung der thermischen Kapazität Cth verzichtet werden, da die thermische Masse näherungsweise konstant bleibt. Unter dieser Annahme wird nicht der komplette Kurvenverlauf benötigt sondern nur das maximale Temperaturdelta, das in Diagramm 3B der
3 mit
303 bezeichnet ist. Bei Diffusionsvorgängen entstehen jedoch neue Materialpaarungen, die andere Materialeigenschaften und damit abweichende spezifische thermische Massen besitzen können. Bei den dominierenden Schädigungsmechanismen in der Verbindungstechnik (wie z.B. Lotdegradation) verändert sich unter Vernachlässigung dieser Diffusionsvorgänge vorrangig der thermische Widerstand, der gemäß Gleichung 4 unter entsprechenden Randbedingungen im Betrieb, also online, bestimmt wird.
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Falls auf einem entsprechenden Leistungshalbleitermodul ein Temperatursensor vorhanden ist, kann eine Validierung der ermittelten thermischen Impedanzmatrix erfolgen, indem zusätzlich der Wärmeübergang von allen Chips des Moduls zum Temperatursensor ermittelt wird. Anschließend kann ein Abgleich zwischen den berechneten Sensortemperaturen und den gemessenen Sensortemperaturen durchgeführt werden. Sollten dabei Abweichungen außerhalb eines definierten Toleranzbands festgestellt werden, muss eine Neuberechnung der Aufwärmkurven durchgeführt werden. Um das Rauschen in den Messsignalen zu reduzieren, wird die Impedanzmatrix vorteilhafterweise bei stehendem Fahrzeug z.B. in der Nachlaufphase, ermittelt.
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Sollte bei Bestimmung der Sperrschichttemperatur mithilfe der Impedanzmatrix erkannt werden, dass die Sperrschichttemperatur dauerhaft ansteigt, kann auf dieser Grundlage auf eine zunehmende Degradation geschlossen werden. Die Strombelastung muss reduziert werden, bis sich ein stabiler Temperaturverlauf einstellt. Die Strombelastung kann durch unterschiedliche sogenannte Derating-Strategien, wie z.B. die Veränderung der Betriebsstrategie (z.B. durch Leistungsreduktion) erfolgen. Somit wird sichergestellt, dass der Halbleiter trotz der Vergrößerung der thermischen Impedanz weiterhin innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs betrieben und ein unkontrollierter Ausfall verhindert wird.
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Der Chip kann somit immer an seiner momentanen thermischen Stabilitätsgrenze betrieben werden.
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4 zeigt, insgesamt mit 400 bezeichnet, eine Regelstrategie, die die Verwendung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst, in schematischer Darstellung. Hierbei sind sämtliche Module, die vorteilhafterweise an einer entsprechenden Onlineüberwachung beteiligt sind, gezeigt.
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Kern der Regelstrategie 400 ist ein Verfahrensschritt 401, bei dem die Aufwärmkurve Cth oder ausschließlich der thermischer Widerstand Rth ermittelt wird. Dieser Verfahrensschritt 401 wurde zuvor unter Bezugnahme auf 2 und 3 erläutert. Hierzu erforderlich ist zumindest eine Bestimmung einer Kalibrierungskurve, wie zuvor erläutert, in einem Schritt 402. Die Kalibrierungskurve gibt dabei die Sperrschichttemperatur Tj als Funktion der Spannung bei einem konstanten Strom an, Tj = f(U). Diese wird vorher offline ermittelt. Für die Ermittlung der Aufwärmkurve wird ein Spannungssensor 403 benötigt.
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Der an die Degradation angepasste thermische Widerstand Rth und gegebenenfalls die thermische Kapazität Cth gehen in eine thermische Impedanzmatrix ein, die in einem Block 404 hinterlegt ist. Dies wurde bereits unter Bezugnahme auf Gleichung 2 erläutert.
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Aus der Impedanzmatrix kann in einem Schritt 405 mittels Faltung aus einer momentanen Verlustleistung die Sperrschichttemperatur Tj ermittelt werden. Die Verlustleistung wird in einem Schritt 406 berechnet. Wie erläutert, wird vorteilhafterweise zur Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit der Durchlasswiderstände von Leistungshalbleitern die berechnete Sperrschichttemperatur Tj in die Verlustleistungsberechnung (Schritt 406) zurückgeführt, um eine genauere Berechnung der Verlustleistungen zu ermöglichen. In einem Schritt 407 wird die Temperatur eines Kühlkörpers des Leistungshalbleiters ermittelt. Diese geht, wie in Gleichung 1 angegeben, in die Berechnung der Sperrschichttemperatur Tj ein.
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In einem Schritt 408 bzw. einer entsprechenden Überwachungseinheit, wird die Sperrschichttemperatur Tj kontinuierlich überwacht. Sollte, wie erläutert, in Schritt 408 erkannt werden, dass die Sperrschichttemperatur Tj dauerhaft ansteigt, kann auf dieser Grundlage auf eine zunehmende Degradation geschlossen werden. Die Strombelastung kann in einem Schritt 409 durch die genannten Derating-Strategien, wie z.B. die Veränderung der Betriebsstrategie, z.B. durch Leistungsreduktion, verringert werden. Die Abregelungseinheit 409 wirkt damit auf ein Energiemanagement 411 ein. Überschreitet die Abregelungsmaßnahme einen vorher definierten Wert, wird über die Diagnose 410 eine präventive Wartungsmaßnahme eingeleitet. Durch die Veränderung in dem Energiemanagement 411 und die Regelung auf die Sperrschichttemperatur wird die Degradationsgeschwindigkeit 414 verringert. Dies kann wiederum mit der Aufwärmkurve ermittelt werden.
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Falls auf einem entsprechenden Leistungshalbleitermodul ein Temperatursensor vorhanden ist, kann in einem Schritt 412 auch eine entsprechende Temperaturmessung und in einem Schritt 413 eine Validierung der in Schritt 404 ermittelten thermischen Impedanzmatrix erfolgen, indem zusätzlich der Wärmeübergang von allen Chips des Moduls zum Temperatursensor ermittelt wird. Sollten dabei Abweichungen außerhalb des definierten Toleranzbands festgestellt werden, muss eine Neuberechnung der Aufwärmkurven durchgeführt werden.
