DE102019103066A1

DE102019103066A1 - Schaltkreis

Info

Publication number: DE102019103066A1
Application number: DE102019103066.8A
Authority: DE
Inventors: Atsuko YOKOYAMA
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2019-02-07
Publication date: 2019-08-14
Also published as: US10418903B2; CN110138251A; JP2019140790A; US20190252977A1; JP6919592B2

Abstract

Schaltkreis mit: einer Gleichstromversorgung (100); einem ersten Schaltelement (10); einem zweiten Schaltelement (20); einem Widerstand (30), der mit der Gleichstromversorgung (100) in Reihe mit dem zweiten Schaltelement (20) verbunden ist; einem Spannungssensor (40), der eine am Widerstand (30) anliegende Spannung detektiert; und einem Steuergerät (50), wobei: ein durch das erste Schaltelement (10) fließender Strom größer ist als ein durch das zweite Schaltelement (20) fließender Strom; und das Steuergerät (50) konfiguriert ist, um: das zweite Schaltelement (20) auszuschalten und dann das erste Schaltelement (10) auszuschalten; und eine zwischen dem ersten Kollektor (12) und dem ersten Emitter (13) anliegende Spannung durch Integration eines Werts zu berechnen, der proportional zu einer Spannung ist, die vom dem Spannungssensor (40) nach dem Ausschalten des ersten Schaltelements (10) detektiert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Lehre bezieht sich auf einen Schaltkreis.
Beschreibung des Stands der Technik
Ein Schaltkreis ist in der japanischen Patentanmeldung JP 2016-073052 A offenbart. Der Schaltkreis der japanischen Patentanmeldung JP 2016-073502 A ist mit einer Gleichstromversorgung/DC-Stromversorgung, einem Schaltelement, das mit der Gleichstromversorgung verbunden ist, und einem Steuergerät ausgestattet. Das Schaltelement ist mit einem Gate, einem Kollektor, der mit einer positiven Elektrodenseite der Gleichstromversorgung verbunden ist, und einem Emitter, der mit der negativen Elektrodenseite der Gleichstromversorgung verbunden ist, ausgestattet. Außerdem ist der Schaltkreis der japanischen Patentanmeldung JP 2016-073052 A mit einer Differenzierschaltung ausgestattet, welche aus einem Kondensator und einem Widerstand sowie einem Komparator besteht.
Zusammenfassung der Erfindung
In dem Schaltkreis der japanischen Patentanmeldung JP 2016-073052 A wird beim Umschalten des Schaltelements von dessen Ein-Zustand in dessen Aus-Zustand eine Überspannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Schaltelements durch eine parasitäre Induktivität im Schaltkreis angelegt. In dem Schaltkreis der japanischen Patentanmeldung JP 2016-073052 A wird eine Änderung der zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Schaltelements anliegenden Überspannung detektiert, in dem ein von der Differenzierschaltung erhaltener Differenzwert mit einem Spannungsdifferenzreferenzwert unter Verwendung des Komparators verglichen wird. Im Schaltkreis der japanischen Patentanmeldung JP 2016-073052 A wird jedoch ein zusätzlicher Kondensator benötigt, der die Differenzierschaltung bildet, um die Überspannung zu detektieren. Der zusätzliche Kondensator wird benötigt, um einer hohen Spannung standzuhalten, um die Überspannung zu detektieren, und ist daher teuer genug, um einen Anstieg der Kosten zu verursachen. Somit sieht die vorliegende Offenbarung einen Schaltkreis vor, der es ermöglicht, eine zwischen einem Kollektor und einem Emitter des Schaltelements anliegende Spannung unter Verwendung einer vorhandenen Konfiguration zu messen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Schaltkreis mit: einer Gleichstromversorgung; einem ersten Schaltelement, das mit der Gleichstromversorgung verbunden ist, wobei das erste Schaltelement ein erstes Gate, einen ersten Kollektor, der mit einer positiven Elektrodenseite der Gleichstromversorgung verbunden ist, und einen ersten Emitter hat, der mit einer negativen Elektrodenseite der Gleichstromversorgung verbunden ist; einem zweiten Schaltelement, das mit der Gleichstromversorgung parallel zu dem ersten Schaltelement verbunden ist, wobei das zweite Schaltelement ein zweites Gate, einen zweiten Kollektor, der mit der positiven Elektrodenseite der Gleichstromversorgung verbunden ist, und einen zweiten Emitter hat, der mit der negativen Elektrodenseite der Gleichstromversorgung verbunden ist; einem Widerstand, der mit der Gleichstromversorgung in Reihe mit dem zweiten Schaltelement verbunden ist; einem Spannungssensor, der die an dem Widerstand anliegende Spannung detektiert, und einem Steuergerät, wobei: ein durch das erste Schaltelement fließender Strom größer ist als ein durch das zweite Schaltelement fließender Strom; und das Steuergerät konfiguriert ist: um das zweite Schaltelement aus einem Zustand auszuschalten, in welchem ein Potential des ersten Gates des ersten Schaltelements und ein Potential des zweiten Gates des zweiten Schaltelements gleich sind und gleich einem Ein-Potential sind, indem das Potential des zweiten Gates des zweiten Schaltelements gleich einem Aus-Potential eingestellt wird, und um dann das erste Schaltelement auszuschalten, indem das Potential des ersten Gates des ersten Schaltelements gleich einem Aus-Potential eingestellt wird; und um nach dem Ausschalten des ersten Schaltelements eine zwischen dem ersten Kollektor und dem ersten Emitter anliegende Spannung durch Integration eines Werts zu berechnen, der proportional zu einer von dem Spannungssensor nach dem Ausschalten des ersten Schaltelements detektierten Spannung ist.
Der Schaltkreis kann mit einem Hilfsschaltelement (das zweite Schaltelement) und dem Widerstand ausgestattet sein, um einen durch ein Hauptschaltelement (das erste Schaltelement) fließenden Strom zu messen. Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann die zwischen einem Kollektor (dem ersten Kollektor) und einem Emitter (dem ersten Emitter) des Hauptschaltelements (dem ersten Schaltelement) anliegende Spannung durch Verwendung des Hilfsschaltelements (des zweiten Schaltelements) und des Widerstands gemessen werden. Das heißt, dass gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration ein parasitärer Kondensator durch das zweite Schaltelement ausgebildet ist, wenn das Steuergerät das zweite Schaltelement ausschaltet. Eine in diesem parasitären Kondensator angesammelte elektrische Ladung nimmt einen Wert an, der proportional zu der zwischen dem ersten Kollektor und dem ersten Emitter des ersten Schaltelements anliegenden Spannung ist. Als ein Ergebnis nimmt ein durch diesen parasitären Kondensator fließender Strom einen Wert an, der proportional zu einer zeitlichen Ableitung der zwischen dem ersten Kollektor und dem ersten Emitter des ersten Schaltelements anliegenden Spannung ist. Daher nimmt ein durch den Widerstand fließender Strom, welcher in Reihe mit dem zweiten Schaltelement verbunden ist, nachdem das Steuergerät das zweite Schaltelement ausschaltet, einen Wert an, der proportional zu der zeitlichen Ableitung der zwischen dem ersten Kollektor und dem ersten Emitter des ersten Schaltelements anliegenden Spannung ist. Somit kann das Steuergerät die zwischen dem ersten Kollektor und dem ersten Emitter des ersten Schaltelements anliegende Spannung durch Integration des Werts berechnen, der proportional zu der am Widerstand anliegenden Spannung (der von dem Spannungssensor der diktierten Spannung) nach dem Ausschalten des ersten Schaltelements ist. Gemäß dieser Konfiguration kann die zwischen dem ersten Kollektor und dem ersten Emitter des ersten Schaltelements anliegende Spannung unter der Verwendung des vorhandenen zweiten Schaltelements und des vorhandenen Widerstands gemessen werden, obwohl es keine zusätzliche Komponente (beispielsweise einen Kondensator) gibt.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung exemplarischer Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Ziffern gleiche Elemente bezeichnen und wobei:

1 eine schematische Ansicht ist, die einen Schaltkreis gemäß einer der Ausführungsformen darstellt;
2 eine schematische Ansicht ist, die einen Teil des Schaltkreises gemäß der Ausführungsform darstellt;
3 eine schematische Ansicht ist, die den Inhalt der Steuerung darstellt, die von einem Steuergerät gemäß der durchgeführt wird; und
4 eine schematische Ansicht ist, die einen Teil des Schaltkreises gemäß der Ausführungsform darstellt.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Ein Schaltkreis 1 gemäß einer der Ausführungsformen wird anhand der Zeichnungen beschrieben. Wie in 1 gezeigt, ist der Schaltkreis 1 gemäß der Ausführungsform mit einer Gleichstromversorgung 100, einem Glättungskondensator 90, einem Inverter 80 und einem Steuergerät 50 ausgestattet. Dieser Schaltkreis 1 ist mit einem Motor 200 verbunden. Der Motor 200 ist beispielsweise ein Motor zum Antreiben eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs.
Die Gleichstromversorgung 100 in dem Schaltkreis 1 ist mit einer positiven Elektrode 101 und einer negativen Elektrode 102 ausgestattet. Die Gleichstromversorgung 100 ist beispielsweise eine Sekundärbatterie, wie eine Nickelhybridbatterie, eine Lithiumionenbatterie oder dergleichen. Die Spannung der Gleichstromversorgung 100 beträgt beispielsweise 200 bis 400 V. Die Gleichstromversorgung 00 ist mit dem Inverter 80 über den Glättungskondensator 90 verbunden. Die Gleichstromversorgung 100 ist mit dem Motor 200 über den Inverter 80 verbunden. Die Gleichstromversorgung 100 führt dem Motor 200 über den Inverter 80 elektrische Energie zu. Der Glättungskondensator 90 ist zwischen der Gleichstromversorgung 100 und dem Inverter 80 angeordnet. Der Glättungskondensator 90 glättet die Spannung der Gleichstromversorgung 100.
Der Inverter 80 ist zwischen der Gleichstromversorgung 100 und dem Motor 200 angeordnet. Der Inverter 80 wandelt einen Gleichstrom der Gleichstromversorgung 100 in einen Wechselstrom um, und führt den Wechselstrom dem Motor 200 zu. Der Inverter 80 ist mit einer Vielzahl von Schaltelementen 10 und einer Vielzahl von Dioden 60 ausgestattet. Zusätzlich ist der Inverter 80 mit einer Vielzahl von zweiten Schaltelementen 20, einer Vielzahl von Widerständen 30 und einer Vielzahl von Spannungssensoren 40 ausgestattet. Der Inverter 80 wandelt durch das Ein- und Ausschalten der Vielzahl der ersten Schaltelemente 10 den Gleichstrom in Wechselstrom um.
Eines der ersten Schaltelemente 10, eine der Dioden 60, eines der zweiten Schaltelemente 20, einer der Widerstände 30 und einer der Spannungssensoren 40 in dem Inverter 80 werden nachfolgend (siehe 2) beschrieben. Die anderen ersten Schaltelemente 10, die anderen Dioden 60, die anderen zweiten Schaltelemente 20, die anderen Widerstände 30 und die anderen Spannungssensoren 40 sind die gleichen wie nachfolgend beschrieben, sodass auf eine detaillierte Beschreibung dieser verzichtet wird.
Das erste Schaltelement 10 in dem Inverter 80 ist beispielsweise ein BipolarTransistor mit isolierter Gate-Elektrode (ein IGBT) oder ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (ein MOSFET). Das erste Schaltelement 10 ist mit der Gleichstromversorgung 100 verbunden. Eine Vielzahl von Zellen (nicht gezeigt) ist in dem ersten Schaltelement 10 ausgebildet. Beispielsweise sind eine Vielzahl von IGBT-Zellen oder eine Vielzahl von MOSFET-Zellen in dem ersten Schaltelement 10 ausgebildet.
Wie in 2 gezeigt, ist das erste Schaltelement 10 mit einem ersten Gate 11, einem ersten Kollektor 12 und einem ersten Emitter 13 ausgestattet. Wenn das Potential des ersten Gates 11 gleich einem Potential (nachfolgend als ein „Ein-Potential“ bezeichnet) wird, an welchem das Schaltelement eingeschaltet wird, wird das erste Schaltelement 10 eingeschaltet. Wenn das Potential des ersten Gates 11 gleich einem Potential (nachfolgend als ein „Aus-Potential“ bezeichnet) wird, an welchem das Schaltelement ausgeschaltet wird, wird das erste Schaltelement 10 ausgeschaltet. Das Aus-Potential des ersten Gates 11 ist ein Potential, an welchem kein Kanal zwischen dem ersten Kollektor 12 und dem ersten Emitter 13 des ersten Schaltelements 10 ausgebildet ist und kein Strom durchfließt.
Der erste Kollektor 12 ist mit der positiven Elektrodenseite 101 der Gleichstromversorgung 100 verbunden. Der erste Emitter 13 ist mit der negativen Elektrodenseite 102 der Gleichstromversorgung 100 verbunden. Wenn das Potential des ersten Gates 11 gleich einem Ein-Potential wird, fließt ein Strom von dem ersten Kollektor 12 zu dem ersten Emitter 13 (Elektronen bewegen sich von dem ersten Emitter 13 zu dem ersten Kollektor 12).
Die Diode 60 ist eine Freilaufdiode. Die Diode 60 ist mit der Gleichstromversorgung 100 parallel zu dem ersten Schaltelement 10 verbunden, aber die Richtung, in welche der Strom in der Diode 60 fließt, ist entgegengesetzt zu der zwischen dem ersten Kollektor 12 und dem ersten Emitter 13.
Das zweite Schaltelement 20 ist beispielsweise ein IGBT oder ein MOSFET. Das zweite Schaltelement 20 ist mit der Gleichstromversorgung 100 parallel zu dem ersten Schaltelement 10 verbunden. Eine Vielzahl von Zellen (nicht gezeigt) ist in dem zweiten Schaltelement 20 ausgebildet. Beispielsweise sind eine Vielzahl von IGBT-Zellen oder eine Vielzahl von MOSFET-Zellen in dem zweiten Schaltelement 20 ausgebildet.
Das zweite Schaltelement 20 ist mit einem zweiten Gate 21, einem zweiten Kollektor 22 und einem zweiten Emitter 23 ausgestattet. Wenn das Potential des zweiten Gates 21 gleich einem Ein-Potential wird, wird das zweite Schaltelement 20 eingeschaltet. Wenn das Potential des zweiten Gates 21 gleich einem Aus-Potential wird, wird das zweite Schaltelement 20 ausgeschaltet. Das Aus-Potential des zweiten Gates 21 ist ein Potential, an welchem kein Kanal zwischen dem zweiten Kollektor 22 und im zweiten Emitter 23 des zweiten Schaltelements 20 ausgebildet ist und kein Strom durchfließt.
Der zweite Kollektor 22 ist mit der positiven Elektrodenseite 101 der Gleichstromversorgung 100 verbunden. Der zweite Kollektor 22 teilt sich eine Elektrode (nicht gezeigt) mit dem ersten Kollektor 12 des ersten Schaltelements 10. Der zweite Emitter 23 ist mit der negativen Elektrodenseite 102 der Gleichstromversorgung 100 verbunden. Wenn das Potential des zweiten Gates 21 gleich dem Ein-Potential wird, fließt ein Strom von dem zweiten Kollektor 22 zu dem zweiten Emitter 23 (Elektronen bewegen sich von dem zweiten Emitter 23 zu dem zweiten Kollektor 22).
Die Anzahl der Zellen, die in dem ersten Schaltelement 10 ausgebildet ist, ist unterschiedlich zu der Anzahl von Zellen, die im zweiten Schaltelement 20 ausgebildet ist. Die Anzahl von Zellen in dem ersten Schaltelement 10 ist größer als die Anzahl von Zellen in dem zweiten Schaltelement 20. Beispielsweise ist die Anzahl von Zellen in dem ersten Schaltelement 10 hundertmal so groß als die Anzahl von Zellen in dem zweiten Schaltelement 20. Daher ist der durch das erste Schaltelement 10 fließende Strom größer als der durch das zweite Schaltelement 20 fließende Strom. Beispielsweise ist der durch das erste Schaltelement 10 fließende Strom hundertmal so groß als der durch das zweite Schaltelement 20 fließende Strom.
Ein Endabschnitt 31 des Widerstands 30 ist mit dem zweiten Emitter 23 des zweiten Schaltelements 20 verbunden. Der andere Endabschnitt 32 des Widerstands 30 ist mit der negativen Elektrodenseite 102 der Gleichstromversorgung 100 verbunden. Der Widerstand 30 ist mit der Gleichstromversorgung 100 in Reihe mit dem zweiten Schaltelement 20 verbunden.
Der Spannungssensor 40 detektiert eine an dem Widerstand 30 anliegende Spannung. Der Spannungssensor 40 ist mit einem Endabschnitt 31 und dem anderen Endabschnitt 32 des Widerstands 30 verbunden. Der Spannungssensor 40 ist mit dem zweiten Schaltelement 20 parallel zu dem Widerstand 30 verbunden.
Wie in 1 gezeigt, ist eine parasitäre Induktivität 70 in dem Schaltkreis 1 ausgebildet. Die parasitäre Induktivität 70 ist in 1 virtuell gezeigt. Die parasitäre Induktivität 70 ist kein intrinsisches Element des Schaltkreises 1, sondern wird zwangsläufig durch die anderen im Schaltkreis 1 enthaltenen Elemente ausgebildet. Beispielsweise ist die parasitäre Induktivität 70 durch den Glättungskondensator 90, einer Sammelschiene (nicht gezeigt), einem Leitungsdraht (nicht gezeigt) und dergleichen in dem Schaltkreis 1 ausgebildet. Außerdem ist in dem Schaltkreis 1 ein geschlossener Stromkreis 71 ausgebildet, der die Gleichstromversorgung 100 nicht enthält. Der geschlossene Stromkreis 71 hat zumindest das erste Schaltelement 10, das zweite Schaltelement 20, den Widerstand 30 und die parasitäre Induktivität 70.
Als Nächstes wird der Vorgang des vorstehend beschriebenen Schaltkreises 1 beschrieben. In dem vorstehend beschriebenen Schaltkreis 1 schaltet das Steuergerät 50 die Vielzahl der ersten Schaltelemente 10 in dem Inverter 80 ein/aus. Anschließend wird eine Gleichstromausgabe der Gleichstromversorgung 100 in einen Wechselstrom durch den Inverter 80 umgewandelt, und dieser Wechselstrom wird dem Motor 200 zugeführt. Die nachfolgende Beschreibung konzentriert sich auf eines der ersten Schaltelemente 10, eines der zweiten Schaltelemente 20, einen der Widerstände 30 und einen der Spannungssensoren 42 in dem Inverter 80. Die im Folgenden beschriebenen Inhalte gelten auch für die anderen ersten Schaltelemente 10, die anderen zweiten Schaltelemente 20, die anderen Widerstände 30 und die anderen Spannungssensoren 40.
In dem vorstehend beschriebenen Schaltkreis 1 schaltet das Steuergerät 50 zunächst das Potential des ersten Gates 11 des ersten Schaltelements 10 vom Aus-Potential auf das Ein-Potential um. Somit ist das erste Schaltelement 10 eingeschaltet. Wenn das erste Schaltelement 10 eingeschaltet ist, fließt ein Strom zu dem ersten Schaltelement 10 durch den ersten Kollektor 12 und den ersten Emitter 13.
Außerdem wandelt das Steuergerät 50 in dem vorstehend beschriebenen Schaltkreis 1 das Potential des zweiten Gates 21 des zweiten Schaltelements 20 von dem Aus-Potential auf das Ein-Potential um. Das Steuergerät 50 gleicht das Potential des ersten Gates 11 und das Potential des zweiten Gates 21 auf das gleiche Ein-Potential an. Außerdem wandelt das Steuergerät 50 das Potential des ersten Gates 11 und das Potential des zweiten Gates 21 zu dem gleichen Zeitpunkt auf das Ein-Potential um. Dementsprechend sind das erste Schaltelement 10 und das zweite Schaltelement 20 zu dem gleichen Zeitpunkt eingeschalten. Wenn das zweite Schaltelement 20 eingeschaltet ist, fließt ein Strom zu dem zweiten Schaltelement 20 durch den zweiten Kollektor 22 und den zweiten Emitter 23.
Außerdem wird, wenn das zweite Schaltelement 20 eingeschaltet ist, eine Spannung an dem Widerstand 30 angelegt, welcher mit dem zweiten Schaltelement 20 in Reihe verbunden ist, und ein Strom fließt durch den Widerstand 30. Die an dem Widerstand 30 anliegende Spannung wird von dem Spannungssensor 40 detektiert. Der Spannungssensor 40 detektiert die zwischen dem einem Endabschnitt 31 und dem anderen Endabschnitt 32 des Widerstands 30 anliegende Spannung. Die von dem Schaltungssensor 40 detektierte Spannung wird von dem Spannungssensor 40 zu dem Steuergerät 50 übertragen.
Das Steuergerät 50 berechnet basierend auf der von dem Schaltungssensor 40 detektierten Spannung einen durch den Widerstand 30 fließenden Strom. Außerdem berechnet das Steuergerät 50 basierend auf dem durch den Widerstand 30 fließenden Strom einen durch das zweite Schaltelement 20 fließenden Strom. Außerdem berechnet das Steuergerät 50 basierend auf dem durch das zweite Schaltelement 20 fließenden Strom einen durch das erste Schaltelement 10 fließenden Strom. Das Steuergerät 50 berechnet die entsprechenden Werte basierend auf den Gleichungen (1), (2) und (3), wie nachfolgend gezeigt. In der Gleichung (1), wie nachfolgend gezeigt, bezeichnet 130 den durch den Widerstand 30 fließenden Strom. Außerdem bezeichnet V30 die an dem Widerstand 30 anliegende Spannung. Außerdem bezeichnet R30 einen Widerstand des Widerstands 30. Dieser Widerstand R30 ist ein bekannter Wert, der durch beispielsweise eine Auslegungsbedingung oder dergleichen bestimmt wird. Außerdem bezeichnet in der Gleichung (2), wie nachfolgend gezeigt, 120 den durch das zweite Schaltelement 20 fließenden Strom. Außerdem bezeichnet in der Gleichung (3), wie nachstehend gezeigt, 110 den durch das erste Schaltelement 10 fließenden Strom. Die Gleichung (3), wie nachstehend gezeigt, ist eine Berechnungsformel für den Fall, in dem der durch das erste Schaltelement 10 fließende Strom hundertmal so groß ist als der durch das zweite Schaltelement 20 fließende Strom. $I 30 = \frac{V 30}{R 30}$
$I 20 = I 30$
$I 10 = 100 \times I 20$
Anschließend werden die Zeitpunkte, wenn das erste Schaltelement 10 und das zweite Schaltelement 20 ausgeschalten werden, mit Bezug auf 3 beschrieben. Wie in 3 gezeigt, wandelt das Steuergerät 50 des Schaltkreises 1 zunächst das Potential des zweiten Gates 21 auf das Aus-Potential zu einem Zeitpunkt t1 aus einem Zustand um, in welchem das Potential des ersten Gates 11 und das Potential des zweiten Gates 21 gleich dem gleichen Ein-Potential gemacht werden. Insbesondere wandelt das Steuergerät 50 das Potential des zweiten Gates 21 auf das gleiche Potential wie das des zweiten Emitters 23 um. Somit wird das Potential des zweiten Gates 21 gleich dem Aus-Potential. Wenn das Potential des zweiten Gates 21 gleich dem Aus-Potential wird, wird das zweite Schaltelement 20 ausgeschaltet. Dementsprechend fließt durch das zweite Schaltelement 20 kein Strom.
Außerdem ist, wie in 4 gezeigt, ein erster parasitärer Kondensator 41 in dem zweiten Schaltelement 20, zwischen dem zweiten Kollektor 22 und dem zweiten Emitter 23 des zweiten Schaltelements 20 ausgebildet. Der erste parasitäre Kondensator 41 ist in 4 virtuell gezeigt. Der erste parasitäre Kondensator 41 ist in dem Schaltkreis 1 kein intrinsisches funktionales Element, ist aber zwangsläufig durch das zweite Schaltelement 20 ausgebildet.
Ebenso ist in dem zweiten Schaltelement 20, zwischen dem zweiten Kollektor 22 und dem zweiten Gate 21 des zweiten Schaltelements 20 ein zweiter parasitärer Kondensator 42 ausgebildet. Der zweite parasitäre Kondensator 42 ist in 4 virtuell gezeigt. Der zweite parasitäre Kondensator 42 ist in dem Schaltkreis 1 kein intrinsisches funktionales Element, ist aber zwangsläufig durch das zweite Schaltelement 20 ausgebildet.
Der erste parasitäre Kondensator 41 und der zweite parasitäre Kondensator 42 sind parallel zueinander in dem zweiten Schaltelement 20 ausgebildet. Außerdem ist das zweite Schaltelement 20 parallel zu dem ersten Schaltelement 10 vorgesehen. Daher sind der erste parasitäre Kondensator 41 und der zweite parasitäre Kondensator 42 parallel zu dem ersten Schaltelement 10 vorgesehen. Dadurch ist die an dem ersten parasitären Kondensator 41 und an dem zweiten parasitären Kondensator 42 anliegende Spannung im Wesentlichen die gleiche, wie die an dem ersten Schaltelement 10 anliegende Spannung. Im Übrigen unterscheiden sich die an dem ersten Schaltelement 10 anliegende Spannung und die an dem zweiten Schaltelement 20 anliegende Spannung durch die am Widerstand 30 anliegende Spannung, welcher mit dem ersten parasitären Kondensator 41 und dem zweiten parasitären Kondensator 42 in Reihe verbunden ist. Da die Spannungen jedoch viel niedriger sind als die Spannung der Gleichstromversorgung 100, ist diese Differenz vernachlässigbar.
Eine elektrische Ladung sammelt sich durch das Anlegen der Spannung in jeweils dem ersten parasitären Kondensator 41 und dem zweiten parasitären Kondensator 42 an. Jede elektrische Ladung wird basierend auf den Gleichungen (4), (5) und (6), wie nachstehend gezeigt, berechnet. In der Gleichung (4), wie nachstehend gezeigt, bezeichnet Q41 die in dem ersten parasitären Kondensator 41 angesammelte elektrische Ladung. Außerdem bezeichnet C41 eine elektrostatische Kapazität des ersten parasitären Kondensators 41. Diese elektrostatische Kapazität C41 ist als ein Wert bekannt, der beispielsweise durch eine Auslegungsbedingung oder dergleichen bestimmt wird. Außerdem bezeichnet Vx die an dem ersten parasitären Kondensator 41 und dem zweiten parasitären Kondensator 42 anliegende Spannung (beispielsweise die an dem ersten Schaltelement 10 anliegende Spannung). Außerdem bezeichnet in der Gleichung (5), wie nachstehend gezeigt, Q42 eine in dem zweiten parasitären Kondensator 42 angesammelte elektrische Ladung. Außerdem bezeichnet C42 eine elektrostatische Kapazität des zweiten parasitären Kondensators 42. Diese elektrostatische Kapazität C42 ist als ein Wert bekannt, der beispielsweise durch eine Auslegungsbedingung oder dergleichen bestimmt wird. Außerdem bezeichnet in der Gleichung (6), wie nachstehend gezeigt, Qs die Summe der in dem ersten parasitären Kondensator 41 und dem zweiten parasitären Kondensator 42 angesammelten elektrischen Ladungen. $Q 41 = C 41 \times V x$
$Q 42 = C 42 \times V x$
$Q s = Q 41 + Q 42 = (C 41 + C 42) \times V x$
Anschließend werden die Zeitpunkte, wenn das erste Schaltelement 10 ausgeschaltet ist, beschrieben. Wie in 3 gezeigt, wandelt das Steuergerät 50 nachdem Ausschalten des zweiten Schaltelements 20 das Potential des ersten Gates 11 des ersten Schaltelements 10 von dem Ein-Potential auf das Aus-Potential zu einem Zeitpunkt t2 um. Der Zeitpunkt t2 folgt dem Zeitpunkt t1. Wenn das Potential des ersten Gates gleich dem Aus-Potential wird, ist das erste Schaltelement 10 ausgeschaltet. Dementsprechend fließt durch das erste Schaltelement 10 kein Strom.
Zu dem Zeitpunkt t2 wechselt das erste Schaltelement 10 von dessen An-Zustand in dessen Aus-Zustand. Somit wird ein Zustand, in welchem ein Strom durch das erste Schaltelement 10 fließt in einen Zustand, in welchem kein Strom durch das erste Schaltelement 10 fließt, geändert und die Spannung der Gleichstromversorgung 100 wird an das erste Schaltelement 10 angelegt. Darüber hinaus wird eine elektromotorische Kraft durch die parasitäre Induktivität 70 in dem Schaltkreis 1 erzeugt. Die elektrostatische Kraft wird so erzeugt, wie sich der durch die parasitäre Induktivität 70 fließende Strom ändert. Als ein Ergebnis wird eine von der elektromotorischen Kraft resultierende Spannung an den ersten Kollektor 12 und den ersten Emitter 13 des ersten Schaltelements 10 angelegt.
Wenn das erste Schaltelement 10 an ist, fließt ein größerer Strom durch das erste Schaltelement 10 als durch das zweite Schaltelement 20. Daher wird, wenn das erste Schaltelement 10 von dessen An-Zustand in dessen Aus-Zustand wechselt, eine größere elektromotorische Kraft erzeugt als in dem Fall, wenn das zweite Schaltelement 20 von dessen An-Zustand in dessen Aus-Zustand wechselt. Als ein Ergebnis wird, wie in 3 gezeigt, wenn das erste Schaltelement 10 von dessen An-Zustand in dessen Aus-Zustand wechselt, eine große Überspannung Vs an das erste Schaltelement 10 angelegt.
Wenn das erste Schaltelement 10 ausgeschaltet ist und sich die zwischen dem ersten Kollektor 12 und dem ersten Emitter 13 des ersten Schaltelements 10 angelegte Spannung ändert, ändert sich auch die an dem Widerstand 30 angelegte Spannung. Die an dem Widerstand 30 angelegte Spannung wird von dem Spannungssensor 40 detektiert. Außerdem ändert sich, wenn das erste Schaltelement 10 ausgeschaltet ist, die Menge der in dem jeweils ersten parasitären Kondensator 41 und dem zweiten parasitären Kondensator 42 angesammelte elektrische Ladung, so das ein Strom durch den geschlossenen Stromkreis 71 fließt, wie in 1 gezeigt. Daher fließt der Strom durch den Widerstand 30, der in dem geschlossenen Stromkreis 71 enthalten ist.
In dem vorstehend beschriebenen Schaltkreis 1 integriert anschließend das Steuergerät 50 nach dem Ausschalten des ersten Schaltelements 10 einen Wert über der Zeit, der proportional zu der von dem Spannungssensor 40 detektierten Spannung ist. Das Steuergerät 50 integriert den Wert über der Zeit, der proportional zu der von dem Spannungssensor 40 zu dem Zeitpunkt t2 der detektierten Spannung ist, wenn das erste Schaltelement 10 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt tx ausgeschaltet ist. Somit berechnet das Steuergerät 50 eine an dem ersten Schaltelement 10 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt tx nach dem Ausschalten des ersten Schaltelements 10 anliegende Spannung. Insbesondere berechnet das Steuergerät 50 die an dem ersten Schaltelement 10 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt tx anliegende Spannung basierend auf den Gleichungen (7), (8), (9) und (10), wie nachfolgend gezeigt. In der Gleichung (7) bezeichnet dQs/dt eine zeitliche Ableitung der Summe Qs der in dem ersten parasitären Kondensator 41 und dem zweiten parasitären Kondensator 42 angesammelten elektrischen Ladungen, nämlich einen von dem ersten parasitären Kondensator 41 zu dem zweiten parasitären Kondensator 42 fließenden Strom. Das heißt, dQs/dt ist gleich dem Strom 130, der durch den Widerstand 30 fließt, welcher mit dem ersten parasitären Kondensator 41 und dem zweiten parasitären Kondensator 42 in Reihe verbunden ist. In den Gleichungen (7), (8), (9) und (10), wie nachfolgend gezeigt, wurden V30, R30, C41, C42 und Vx vorstehend beschrieben, so das eine detaillierte Beschreibung davon entfällt. $\frac{d Q s}{d t} = (C 41 + C 42) \times \frac{d V x}{d t} = I 30$
$V 03 = I 30 \times R 30 = (C 41 + C 42) \times \frac{d V x}{d t} \times R 30$
$\frac{d V x}{d t} = \frac{V 30}{(C 41 + C 42) \times R 30}$
$V x = \int_{t 2}^{t x} \frac{d V x}{d t} d t = \int \frac{V 30}{(C 41 + C 42) \times R 30} d t$
Aufgrund des Vorstehenden wird eine zwischen dem ersten Kollektor 12 und dem ersten Emitter 13 des ersten Schaltelements 10 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt tx anliegende Spannung Vx berechnet. Danach schaltet das Steuergerät 50 das erste Schaltelement 10 und das zweite Schaltelement 20 wieder ein.
Das Steuergerät 50 kann auch einen maximalen Wert der an das erste Schaltelement 10 anliegenden Spannung Vx basierend auf der vorstehend beschriebenen Gleichungen (7), (8), (9) und (10) berechnen. Beispielsweise in dem Fall, in welchem die an das erste Schaltelement 10 anliegende Spannung Vx zu einem Zeitpunkt t3 maximal ist, integriert das Steuergerät 50 einen Wert über der Zeit, der proportional zu der von dem Spannungssensor 40 detektierten Spannung von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 ist, wie in der vorstehend beschriebenen Gleichung (10). Somit wird ein maximaler Wert, der an dem ersten Schaltelement 10 anliegenden Spannung Vx berechnet.
Der Zeitpunkt t3, der dem maximalen Wert der an dem ersten Schaltelement 10 anliegenden Spannung entspricht, wird basierend auf beispielsweise einem Zeitpunkt berechnet, zu dem sich die an dem Widerstand 30 anliegende Spannung zunächst von einem positiven Wert auf einen negativen Wert ändert. Außerdem kann das Steuergerät 50 den maximalen Wert der an dem ersten Schaltelement 10 anliegenden Spannung durch Überwachung des über der Zeit integrierten Werts basierend auf der vorstehend beschriebenen Gleichung (10) spezifizieren.
Der Schaltkreis 1 gemäß der Ausführungsform wurde vorstehend beschrieben. Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, ist der Schaltkreis 2 mit der Gleichstromversorgung 100, dem ersten Schaltelement 10, das mit der Gleichstromversorgung 100 verbunden ist, und dem zweiten Schaltelement 20 ausgestattet, das mit der Gleichstromversorgung 100 parallel zu dem ersten Schaltelement 10 verbunden ist. Außerdem ist der Schaltkreis 1 mit dem Widerstand 30, der mit der Gleichstromversorgung 100 in Reihe mit dem zweiten Schaltelement 20 verbunden ist, dem Spannungssensor 40, der die an dem Widerstand 30 anliegende Spannung detektiert, und dem Steuergerät 50 ausgestattet. Das zweite Schaltelement 20 und der Widerstand 30 sind vorgesehen, um den durch das erste Schaltelement 10 fließenden Strom zu messen. Das erste Schaltelement 10 ist mit dem ersten Gate 11, dem ersten Kollektor 12, der mit der positiven Elektrodenseite 101 der Gleichstromversorgung 100 verbunden ist, und dem ersten Emitter 13 ausgestattet, der mit der negativen Elektrodenseite 102 der Gleichstromversorgung 100 verbunden ist. Das zweite Schaltelement 20 ist mit dem zweiten Gate 21, dem zweiten Kollektor 22, der mit der positiven Elektrodenseite 101 der Gleichstromversorgung 100 verbunden ist, und dem zweiten Emitter 23 ausgestattet, der mit der negativen Elektrodenseite 102 der Gleichstromversorgung 100 verbunden ist. In dem vorstehend beschriebenen Schaltkreis 1 schaltet das Steuergerät 50 das zweite Schaltelement 20 durch Angleichen des Potentials des zweiten Gates 21 auf das Aus-Potential aus dem Zustand aus, in welchem der durch das erste Schaltelement 10 fließende Strom größer ist als der durch das zweite Schaltelement 20 fließende Strom und das Potential des ersten Gates 11 des ersten Schaltelements 10 und das Potential des zweiten Gates 21 des zweiten Schaltelements 20 gleich dem gleichen An-Potential gemacht werden. Danach schaltet das Steuergerät 50 das erste Schaltelement 10 aus, durch Angleichen des Potentials des ersten Gates 11 auf das Aus-Potential. Das Steuergerät 50 berechnet die zwischen dem ersten Kollektor 12 und dem ersten Emitter 13 nach dem Ausschalten des ersten Schaltelements 10 anliegende Spannung durch zeitliche Integration des Werts über der Zeit, der proportional zu der vom Spannungssensor 40 nach dem Ausschalten des ersten Schaltelements 10 der detektierten Spannung ist (siehe die Gleichung (10)).
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Schaltkreis 1 kann die zwischen dem ersten Kollektor 12 und dem ersten Emitter 13 des ersten Schaltelements 10 anliegende Spannung unter Verwendung des zweiten Schaltelements 20 und des Widerstands 30 gemessen werden. Das heißt, wenn das Steuergerät 50 das zweite Schaltelement 20 gemäß dem vorstehend beschriebenen Schaltkreis 1 ausschaltet, fungiert das zweite Schaltelement 20 als ein synthetischer Kondensator des ersten parasitären Kondensators 41 und des zweiten parasitären Kondensators 42. Die in dem ersten parasitären Kondensator 41 und dem zweiten parasitären Kondensator 42 angesammelte elektrische Ladung Qs nimmt einen Wert an, der proportional zu der an dem ersten Schaltelement 10 anliegenden Spannung Vx ist (siehe die Gleichung (6)). Als ein Ergebnis nimmt der durch den ersten parasitären Kondensator 41 und den zweiten parasitären Kondensator 42 fließende Strom einen Wert an, der proportional zu der zeitlichen Ableitung der durch das erste Schaltelement 10 fließenden Spannung Vx ist (siehe die Gleichung (7)). Danach, nachdem das Steuergerät 50 das zweite Schaltelement 20 ausschaltet, nimmt der durch den Widerstand 30 fließende Strom 130 einen Wert an, der proportional zu der zeitlichen Ableitung der an dem ersten Schaltelement 10 anliegenden Spannung Vx ist (siehe die Gleichung (7)). Somit kann das Steuergerät 50 die an dem ersten Schaltelement 10 anliegende Spannung Vx durch Integration des Werts über der Zeit, der proportional zu der an dem Widerstand 30 anliegenden Spannung V30 ist (die von dem Spannungssensor 40 detektiert Spannung) nach dem Ausschalten des ersten Schaltelements 10 berechnen (siehe die Gleichungen (8) bis (10)). Gemäß dieser Konfiguration kann die an dem ersten Schaltelement 10 anliegende Spannung Vx unter Verwendung des vorhandenen zweiten Schaltelements 20 und des vorhandenen Widerstands 30 gemessen werden, obwohl es keine zusätzliche Komponente (beispielsweise einen Kondensator) gibt. Daher kann die im ersten Schaltelement 10 anliegende Überspannung Vs mit einer einfachen Konfiguration gemessen werden. Die gemessene Spannung Vx (oder Vs) wird beispielsweise in dem Steuergerät 50 eingesetzt. Beispielsweise wird die vorstehend gemessene Spannung Vx (oder Vs) eingesetzt, um die Zeitpunkte anzupassen, wenn das Steuergerät 50 die Vielzahl von ersten Schaltelementen 10 ein/ausschaltet.
Außerdem berechnet das Steuergerät 50 in dem vorstehend beschriebenen Schaltkreis 1 den durch das erste Schaltelement 10 fließenden Strom basierend auf der durch den Spannungssensor 40 detektierten Spannung, bevor das zweite Schaltelement 20 ausgeschaltet wird (siehe die vorstehend beschriebenen Gleichungen (1) bis (3)). Daher kann bevor das Steuergerät 50 das zweite Schaltelement 20 ausschaltet, der durch das erste Schaltelement 10 fließende Strom 110 unter Verwendung des vorhandenen zweiten Schaltelements 20 und des vorhandenen Widerstands 30 gemessen werden. Außerdem kann nachdem das Steuergerät 50 das erste Schaltelement 10 ausgeschaltet hat, die an dem ersten Schaltelement 10 anliegende Spannung Vx unter Verwendung des vorhandenen zweiten Schaltelements 20 und des vorhandenen Widerstands 30 gemessen werden. Somit ist die Konfiguration zur Messung des Stroms als Konfiguration zur Messung der Spannung geeignet und die am ersten Schaltelement 10 anliegende Spannung kann gemessen werden, obwohl es keine zusätzliche Komponente gibt.
Außerdem berechnet das Steuergerät 50 in dem vorstehend beschriebenen Schaltkreis 1 den maximalen Wert der zwischen dem ersten Kollektor 12 und dem ersten Emitter 13 anliegenden Spannung Vx, nach dem Ausschalten des ersten Schaltelements 10. Daher kann die Spannung Vx zu der Zeit gemessen werden, zu der eine maximale Last an dem ersten Schaltelement 10 angelegt ist (wenn eine maximale Stoßspannung des ersten Schaltelements 10 erforderlich ist).
Obwohl die einzelne Ausführungsform vorstehend beschrieben wurde, ist der konkrete Aspekt nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt. In der folgenden Beschreibung werden gleiche Komponenten wie in der vorstehenden Beschreibung jeweils mit den gleichen Referenzzeichen gekennzeichnet, wobei die Beschreibung davon weggelassen wird.
In einer zusätzlichen Ausführungsform kann das Steuergerät 50 basierend auf einem Korrekturkoeffizienten die an dem ersten Schaltelement 10 anliegende berechnete Spannung Vx korrigieren. In diesem Fall wie in 3 gezeigt, integriert das Steuergerät 50 den Wert über der Zeit, der proportional zu der von dem Spannungssensor 40 detektierten Spannung bis zu einem vorbestimmten Zeitpunkt t4 ist, wenn sich die vom Spannungssensor 40 detektierte Spannung stabilisiert. Somit wird die an dem ersten Schaltelement 10 anliegende Spannung Vx zu einem vorbestimmten Zeitpunkt t4 berechnet.
Anschließend berechnet das Steuergerät 50 den Korrekturkoeffizienten basierend auf der berechneten Spannung Vx (die an dem ersten Schaltelement 10 anliegende Spannung Vx zu dem vorbestimmten Zeitpunkt t4) und der Spannung der Gleichstromversorgung 100. Insbesondere berechnet das Steuergerät 50 den Korrekturkoeffizienten basierend auf der nachstehend gezeigten Gleichung (11). In der nachstehend gezeigten Gleichung (11) bezeichnet A den Korrekturkoeffizienten. Außerdem bezeichnet V100 die Spannung der Gleichstromversorgung 100. Außerdem bezeichnet Vxt4 die an dem ersten Schaltelement 10 anliegende Spannung Vx zu dem vorbestimmten Zeitpunkt t4. $A = \frac{V 100}{V x t 4}$
Anschließend korrigiert das Steuergerät 50 die berechnete Spannung Vx (die an dem ersten Schaltelement 10 anliegende Spannung Vx zu dem vorbestimmten Zeitpunkt tx) basierend auf dem berechneten Korrekturkoeffizienten A. Insbesondere korrigiert das Steuergerät 50 die berechnete Spannung Vx basierend auf einer nachstehend gezeigten Gleichung (12). In der nachstehend gezeigten Gleichung (12) bezeichnet Vx die an dem ersten Schaltelement 10 angelegte Spannung zu dem vorbestimmten Zeitpunkt tx. Außerdem bezeichnet Vxc einen korrigierten Wert der an dem ersten Schaltelement 10 anliegenden Spannung Vx. Das Steuergerät 50 kann den maximalen Wert der an dem ersten Schaltelement 10 anliegenden Spannung Vx beispielsweise basierend auf der nachstehend gezeigten Gleichung (12), korrigieren. $V x c = A \times V x$
Wie vorstehend beschrieben, berechnet das Steuergerät 50 in der zusätzlichen Ausführungsform die zwischen dem ersten Kollektor 12 und dem ersten Emitter 13 des ersten Schaltelements 10 anliegende Spannung Vxt4 zu dem vorbestimmten Zeitpunkt t4 durch eine Integration des Werts über der Zeit, der proportional zu der von dem Spannungssensor 40 detektierten Spannung bis zu dem vorbestimmten Zeitpunkt t4 ist, und berechnet den Korrekturkoeffizienten A basierend auf der berechneten Spannung Vxt4 und der Spannung V100 der Gleichstromversorgung 100 (siehe die Gleichung (11)). Außerdem korrigiert das Steuergerät 50 den maximalen Wert der Spannung Vx basierend auf dem Korrekturkoeffizienten A (siehe die Gleichung (12))
Wenn der Schaltkreis 1 mehrfach genutzt wird, können sich die Eigenschaften der jeweiligen Elemente des Schaltkreises 1 durch Alterung ändern. Infolgedessen kann die von dem Spannungssensor 40 detektierte Spannung variieren. Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann die Streuung des maximalen Werts der berechneten Spannung Vx durch den Korrekturkoeffizienten A (in der zusätzlichen Ausführungsform) korrigiert werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform integriert das Steuergerät 50 den Wert über der Zeit, der proportional zu der von dem Spannungssensor 40 detektierten Spannung von dem Zeitpunkt t2 ist, wenn das erste Schaltelement 10 ausgeschaltet wird, bis zu dem vorbestimmten Zeitpunkt. In noch einer weiteren Ausführungsform kann das Steuergerät 50 den Wert, der proportional zu der von dem Spannungssensor 40 detektierten Spannung von dem Zeitpunkt t1 ist, wenn das zweite Schaltelement 20 ausgeschaltet wird, bis zu dem vorbestimmten Zeitpunkt über der Zeit integrieren. Die an dem Widerstand 30 anliegende Spannung von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 (die von dem Spannungssensor 40 detektierte Spannung) ist ungefähr gleich 0 V. Daher sind der Wert, der in dem Fall berechnet wird, in welchem das Steuergerät 50 eine Integration über der Zeit von dem Zeitpunkt t1 ausführt, und der Wert, der in dem Fall berechnet wird, in welchem das Steuergerät 50 eine Integration über der Zeit von dem Zeitpunkt t2 ausführt, etwa gleich groß.
Außerdem ist das Verfahren der Integration zu derzeit, wenn das Steuergerät 50 die Integration ausführt, nicht besonders beschränkt. Beispielsweise kann das Steuergerät 50 die durch den Spannungssensor 40 detektierte Spannung mit hoher Geschwindigkeit einer AD-Umwandlung unterwerfen und durch die Umwandlung erhaltene Werte kumulieren. Außerdem kann die an dem Widerstand 30 anliegende Spannung beispielsweise in einen Strom durch eine separate Wandlerschaltung umgewandelt werden. Dann kann ein separater Kondensator mit dem durch die Umwandlung erhaltenen Strom aufgeladen werden. Das Steuergerät 50 kann eine Integration basierend auf der in dem separaten Kondensator angesammelten Ladung ausführen.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde jedes der ersten Schaltelemente 10 und der zweiten Schaltelemente 20 als so konfiguriert beschrieben, um mit dem Kollektor und dem Emitter ausgestattet sein. Das gleiche gilt jedoch, wenn eine Drain und eine Source den Kollektor und den Emitter ersetzen.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Widerstand 30 mit dem zweiten Emitter 23 des zweiten Schaltelements 20 verbunden, die Erfindung ist aber nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Der Widerstand 30 kann mit dem zweiten Kollektor 22 des zweiten Schaltelements 20 verbunden sein. In diesem Fall ist der eine Endabschnitt 31 des Widerstands 30 mit der positiven Elektrodenseite 101 der Gleichstromversorgung 100 verbunden und der andere Endabschnitt 32 des Widerstands 30 ist mit dem zweiten Kollektor 22 des zweiten Schaltelements 20 verbunden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform macht das Steuergerät 50 das Potential des zweiten Gates 21 des zweiten Schaltelements 20 gleich dem Potential des zweiten Emitters 23 des zweiten Schaltelements 20, wenn das zweite Schaltelement 20 ausgeschaltet ist. Das Steuergerät 50 ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, um das Potential des zweiten Gates 21 des zweiten Schaltelements 20 gleich dem Potential des zweiten Emitters 23 des zweiten Schaltelements 20 zu machen. Das Steuergerät 50 kann das zweite Schaltelement 20 mit dem Potential des zweiten Gates 21 des zweiten Schaltelements 20 ausschalten, welches unterschiedlich zu dem Potential des zweiten Emitters 23 des zweiten Schaltelements 20 ist.
Die durch die vorliegende Beschreibung offenbarten technischen Elemente werden nachstehend erwähnt. Im Übrigen sind die folgenden jeweiligen technischen Elemente unabhängig voneinander nützlich.
Das Steuergerät kann den durch das erste Schaltelement fließenden Strom basierend auf der durch den Spannungssensor vor dem Ausschalten des zweiten Schaltelements detektierten Spannung berechnen.
Gemäß dieser Konfiguration kann der durch das erste Schaltelement fließende Strom unter Verwendung des vorhandenen zweiten Schaltelements und des vorhandenen Widerstands gemessen werden, bevor das Steuergerät das zweite Schaltelement ausschaltet. Außerdem kann die zwischen dem ersten Kollektor und dem ersten Ermitter des ersten Schaltelements anliegende Spannung unter Verwendung des vorhandenen zweiten Schaltelements und des vorhandenen Widerstands gemessen werden, nachdem das Steuergerät das erste Schaltelement ausschaltet. Daher ist die Konfiguration zum Messen des Stroms als Konfiguration zum Messen der Spannung geeignet und die zwischen dem ersten Kollektor und dem ersten Emitter des ersten Schaltelements anliegende Spannung kann gemessen werden, obwohl keine zusätzliche Komponente vorhanden ist.
Das Steuergerät kann den maximalen Wert der zwischen dem ersten Kollektor und dem ersten Emitter anliegenden Spannung nach dem Ausschalten des ersten Schaltelements berechnen.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Spannung zu dem Zeitpunkt, zu dem eine maximale Last an dem ersten Schaltelement angelegt ist (wenn eine maximale Stoßspannung des ersten Schaltelements erforderlich ist) gemessen werden.
Das Steuergerät kann die zwischen dem ersten Kollektor und dem ersten Emitter des ersten Schaltelements anliegende Spannung zu dem vorbestimmten Zeitpunkt durch Integration des Werts berechnen, der proportional zu der von dem Spannungssensor zu einem vorbestimmten Zeitpunkt der detektierten Spannung ist, den Korrekturkoeffizienten basierend auf der berechneten Spannung und der Spannung der Gleichstromversorgung berechnen und den maximalen Wert basierend auf dem Korrekturkoeffizienten korrigieren.
Bei mehrfacher Nutzung des Schaltkreises können sich die Eigenschaften der jeweiligen Elemente des Schaltkreises durch Alterung ändern. Infolgedessen kann die vom Spannungssensor detektierte Spannung auseinandergehen/streuen. Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann die Streuung des maximalen Werts der berechneten Spannung durch Verwendung des Korrekturkoeffizienten korrigiert werden
Obwohl die konkreten Beispiele der Erfindung vorstehend ausführlich beschrieben wurden, sind es Beispiele und schränken die vorliegende Erfindung nicht ein. Die in der vorliegenden Offenbarung dargestellte Lehre offenbart verschiedene Modifikationen und Abwandlungen der vorstehend veranschaulichten Beispiele. Die in der vorliegenden Beschreibung oder den Zeichnungen beschriebenen technischen Elemente sind allein oder in verschiedenen Kombinationen technisch sinnvoll. Außerdem kann die in der vorliegenden Offenbarung oder den Zeichnungen veranschaulichte Lehre eine Vielzahl von Objekten gleichzeitig erreichen und ist technisch nützlich, wenn sie nur eines der Objekte erreicht.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Schaltkreis mit einer Gleichstromversorgung 100, einem ersten Schaltelement 10, einem zweiten Schaltelement 20, einem Widerstand 30, der mit der Gleichstromversorgung 100 in Reihe mit dem zweiten Schaltelement 20 verbunden ist, einem Spannungssensor 40, der eine am Widerstand 30 anliegende Spannung detektiert, und einem Steuergerät 50, wobei ein durch das erste Schaltelement 10 fließender Strom größer ist als ein durch das zweite Schaltelement 20 fließender Strom und das Steuergerät 50 konfiguriert ist, um das zweite Schaltelement 20 auszuschalten und dann das erste Schaltelement 10 auszuschalten und eine zwischen dem ersten Kollektor 12 und dem ersten Emitter 13 anliegende Spannung durch Integration eines Werts zu berechnen, der proportional zu einer Spannung ist, die vom dem Spannungssensor 40 nach dem Ausschalten des ersten Schaltelements 10 detektiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016073052 A [0002, 0003]
JP 2016073502 A [0002]

Claims

Schaltkreis mit: einer Gleichstromversorgung (100); einem ersten Schaltelement (10), das mit der Gleichstromversorgung (100) verbunden ist, wobei das erste Schaltelement (10) ein erstes Gate (11), einen ersten Kollektor (12), der mit einer positiven Elektrodenseite (101) der Gleichstromversorgung (100) verbunden ist, und einen ersten Emitter (13) hat, der mit einer negativen Elektrodenseite (102) der Gleichstromversorgung (100) verbunden ist; einem zweiten Schaltelement (20), das mit der Gleichstromversorgung (100) parallel zu dem ersten Schaltelement (10) verbunden ist, wobei das zweite Schaltelement (20) ein zweites Gate (21), einen zweiten Kollektor (22), der mit der positiven Elektrodenseite (101) der Gleichstromversorgung (100) verbunden ist, und einen zweiten Emitter (23) hat, der mit der negativen Elektrodenseite (102) der Gleichstromversorgung (100) verbunden ist; einem Widerstand (30), der mit der Gleichstromversorgung (100) in Reihe mit dem zweiten Schaltelement (20) verbunden ist; einem Spannungssensor (40), der die an dem Widerstand (30) anliegende Spannung detektiert; und einem Steuergerät (50), wobei: ein durch das erste Schaltelement (10) fließender Strom größer ist als ein durch das zweite Schaltelement (20) fließender Strom; und das Steuergerät konfiguriert ist: um das zweite Schaltelement (20) aus einem Zustand auszuschalten, in welchem ein Potential des ersten Gates (11) des ersten Schaltelements (10) und ein Potential des zweiten Gates (21) des zweiten Schaltelements (20) gleich und gleich einem Ein-Potential sind, indem das Potential des zweiten Gates (21) des zweiten Schaltelements (20) gleich einem Aus-Potential eingestellt wird, und um dann das erste Schaltelement (10) auszuschalten, indem das Potential des ersten Gates (11) des ersten Schaltelements (10) gleich einem Aus-Potential eingestellt wird; und um nach dem Ausschalten des ersten Schaltelements (10) eine zwischen dem ersten Kollektor (12) und dem ersten Emitter (13) anliegende Spannung durch Integration eines Werts zu berechnen, der proportional zu einer von dem Spannungssensor (40) nach dem Ausschalten des ersten Schaltelements (10) detektierten Spannung ist.
Schaltkreis gemäß Anspruch 1, wobei das Steuergerät (50) konfiguriert ist, um basierend auf einer Spannung, die von dem Spannungssensor (40) vor dem Ausschalten des zweiten Schaltelements (20) detektiert wird, einen Strom zu berechnen, der durch das erste Schaltelement (10) fließt.
Schaltkreis gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuergerät (50) konfiguriert ist, um einen maximalen Wert einer Spannung zu berechnen, die zwischen dem ersten Kollektor (12) und dem ersten Emitter (13) nach dem Ausschalten des ersten Schaltelements (10) angelegt ist.
Schaltkreis gemäß Anspruch 3, wobei das Steuergerät (50) konfiguriert ist, um: eine Spannung zu berechnen, die zwischen dem ersten Kollektor (12) und dem ersten Emitter (13) des ersten Schaltelements (10) zu einem vorbestimmten Zeitpunkt angelegt ist, indem ein Wert integriert wird, der proportional zu der Spannung ist, die von dem Spannungssensor (40) bis zu dem vorbestimmten Zeitpunkt detektiert wird; einen Korrekturkoeffizienten basierend auf der berechneten Spannung und einer Spannung der Gleichstromversorgung (100) zu berechnen; und den maximalen Wert basierend auf dem Korrekturkoeffizienten zu korrigieren.