DE102019204134A1

DE102019204134A1 - Phasenstrombestimmung mit Hilfe des Einschaltwiderstandes und der Sperrschichttemperatur eines Feldeffekttransistors

Info

Publication number: DE102019204134A1
Application number: DE102019204134.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Eckl; Matthias Maser; Edgar Jerichow; Andreas Plange; Andreas Schnell
Original assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2020-10-01
Also published as: WO2020193284A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Phasenstromes einer an eine Halbbrücke angeschlossenen induktiven Last. Dabei wird der Phasenstrom mittels einer Pulsweitenmodulation eines ersten Schaltelementes der Halbbrücke erzeugt. Durch Einschalten eines zweiten Schaltelementes der Halbrücke in der Ausschaltphase des ersten Schaltelementes, und durch Zeiträume, in denen beide Schaltelemente ausgeschaltet sind, fließt der Phasenstrom entweder durch den leitenden Kanal des zweiten Schaltelementes oder durch eine in das zweite Schaltelement integrierte Freilaufdiode. Dies ermöglicht, unter Kenntnis der entsprechenden Temperaturcharakteristiken und der gemessenen Spannungen, über die Ermittlung der Temperatur der Freilaufdiode anhand des Phasenstromes und über die Ermittlung des Einschaltwiderstandes des leitenden Kanals anhand der Temperatur die Bestimmung der Stärke des Phasenstromes.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Phasenstromes einer an eine Halbbrücke angeschlossenen induktiven Last, eine Vorrichtung zur Bestimmung des Phasenstromes einer an eine Halbbrücke angeschlossenen induktiven Last, sowie eine Vorschalteinheit und ein Computerprogramm.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Ansteuerung von induktiven Lasten wird der Stromfluss in den Phasen üblicherweise mittels einer Messung der an einem im Stromkreis befindlichen Widerstand abfallenden Spannung bestimmt. Um diesen Widerstand, die damit verbundene Verlustleistung und entsprechende Herstellungskosten zu vermeiden kann auch auf schon im Stromkreis befindliche Bauelemente zurückgegriffen werden. So kann die Spannung gemessen werden, die an einem in der zur Ansteuerung verwendeten Halbbrücke befindlichen Schaltelement, wie zum Beispiel einem Feldeffekttransistor, abfällt. Durch dieses Schaltelement fließt derselbe Strom, der auch durch die induktive Last fließt. Eine Messung der am Schaltelement anliegenden Spannung im eingeschalteten Zustand des Schaltelementes erlaubt bei bekanntem Widerstand eines leitenden Kanals des Schaltelementes eine Berechnung des Stromflusses.
Allerdings ist der Widerstand des leitenden Kanals bei Verwendung eines Feldeffekttransistors als Schaltelement temperaturabhängig, so dass zuerst dessen Temperatur bekannt sein muss. Diese lässt sich beispielsweise mittels einer Diode messen. Dazu wird ein Stromfluss in Vorwärtsrichtung der Diode eingeprägt. Unter Berücksichtigung der Kennlinien der Diode kann aus der Messung einer an der Diode abfallenden Spannung bei bekannter Stromstärke die Temperatur der Diode bestimmt werden. Dazu kann auch eine Bodydiode verwendet werden. Diese ist in den Feldeffekttransistor integriert und entsteht durch eine innere elektrische Verbindung des Substratanschlusses des Feldeffekttransistors mit der Source. Die räumliche Nähe der Diode zum leitenden Kanal erlaubt eine genaue Bestimmung der Temperatur des leitenden Kanals. Bei Normalbetrieb des Feldeffekttransistors ist die Bodydiode so angeordnet, dass sie in Sperrrichtung betrieben wird.
Bei dieser Methode der Messung des Phasenstromes beziehungsweise der Messung der Temperatur des leitenden Kanals wird allerdings der Strom in Vorwärtsrichtung durch die Diode extra eingeprägt, was wiederum einen zusätzlichen Schaltungs- und Fertigungsaufwand und weitere Kosten bedeutet, etwa für die Bereitstellung einer Konstantstromquelle.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung des Phasenstromes einer an eine Halbbrücke angeschlossenen induktiven Last anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung, sowie der Figuren.
Die beschriebenen Ausführungsformen gelten gleichermaßen für das Verfahren zur Bestimmung des Phasenstromes einer an eine Halbbrücke angeschlossenen induktiven Last, für die Vorrichtung zur Bestimmung des Phasenstromes einer an eine Halbbrücke angeschlossenen induktiven Last, für die Vorschalteinheit und für das Computerprogramm. Synergetische Effekte können aus verschiedenen Kombinationen der Ausführungsformen entstehen, auch wenn sie nicht im Detail beschrieben sind.
Weiterhin soll darauf hingewiesen werden, dass alle ein Verfahren betreffende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in der beschriebenen Reihenfolge der Schritte ausgeführt werden können. Trotzdem muss das nicht die einzigmögliche und erforderliche Reihenfolge der Schritte des Verfahrens sein. Die hierin beschriebenen Verfahren können in einer anderen Reihenfolge der offenbarten Schritte ausgeführt werden, ohne von der entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens abzuweichen, sofern nicht nachfolgend ausdrücklich das Gegenteil erwähnt wird.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Phasenstromes einer an eine Halbbrücke angeschlossenen induktiven Last angegeben, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ein erster Schritt umfasst das Erzeugen des Phasenstromes durch die an die Halbbrücke angeschlossene induktive Last mittels einer Pulsweitenmodulation, wobei ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement der Halbbrücke abwechselnd eingeschaltet werden, wobei zwischen einer Einschaltphase des ersten Schaltelementes und einer Einschaltphase des zweiten Schaltelementes und/oder zwischen der Einschaltphase des zweiten Schaltelementes und der Einschaltphase des ersten Schaltelementes eine passive Freilaufphase vorgesehen ist, in der beide Schaltelemente ausgeschaltet sind, wobei in der Einschaltphase des ersten Schaltelementes der Phasenstrom durch das erste Schaltelement fließt, wobei in der Einschaltphase des zweiten Schaltelementes der Phasenstrom durch das zweite Schaltelement fließt, wobei das erste Schaltelement eine erste integrierte Freilaufdiode aufweist und das zweite Schaltelement eine zweite integrierte Freilaufdiode aufweist, und wobei in der passiven Freilaufphase der Phasenstrom durch eine der beiden Freilaufdioden fließt. Ein zweiter Schritt umfasst das Erfassen von einer an einem der beiden Schaltelemente anliegenden ersten Spannung während der Einschaltphase des entsprechenden eingeschalteten Schaltelementes. Ein dritter Schritt umfasst das Ermitteln eines Einschaltwiderstandes des eingeschalteten Schaltelements basierend auf einer ersten Temperatur des eingeschalteten Schaltelements und einer vorbestimmten ersten Temperaturcharakteristik des eingeschalteten Schaltelements. Ein vierter Schritt umfasst das Ermitteln des Phasenstromes durch das eingeschaltete Schaltelement anhand des ermittelten Einschaltwiderstandes und der ersten Spannung. Ein fünfter Schritt umfasst das Ermitteln einer Richtung des Phasenstromes während der passiven Freilaufphase und das Bestimmen der von dem Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode. Ein sechster Schritt umfasst das Erfassen von einer an der von dem Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode anliegenden zweiten Spannung. Ein siebter Schritt umfasst das Ermitteln einer zweiten Temperatur der vom Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode basierend auf der erfassten zweiten Spannung, dem Phasenstrom und einer vorbestimmten zweiten Temperaturcharakteristik der vom Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode. Ein achter Schritt umfasst das Gleichsetzen der ersten Temperatur des Schaltelementes mit der zweiten Temperatur der in das entsprechende Schaltelement integrierten Freilaufdiode.
Durch das Schalten der Schaltelemente der eine induktive Last ansteuernden Halbbrücke wird im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahren ein Phasenstrom durch die induktive Last erzeugt. Im Folgenden wird für eine vereinfachte Darstellung von einer positiven Richtung des Phasenstromes ausgegangen, der Phasenstrom fließt also von der Halbbrücke aus durch die induktive Last. Das Verfahren lässt sich jedoch mit entsprechender Anpassung der Benennungen auch für eine negative Phasenstromrichtung anwenden. Bei jeder Phasenstromrichtung kann jedoch nur die Temperatur eines der Schaltelemente bestimmt werden. Zur Erzeugung des Phasenstromes kann eine Pulsweitenmodulation verwendet werden, so dass die Schaltelemente entweder an- oder ausgeschaltet sein können. Dadurch kann eine unnötige Verlustleistung im erhöhten Widerstand eines teilweise geschalteten Schaltelementes vermieden werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Phasenstrom in der passiven Freilaufphase ein Freilaufstrom der induktiven Last.
Unter Freilaufstrom wird ein Strom verstanden, der nach Abschalten einer von außen an der induktiven Last anliegenden Spannung weiterhin fließt. Er kann durch die im magnetischen Feld der induktiven Last gespeicherte Feldenergie verursacht werden. Ein derartiger Freilaufstrom weist einen stetigen Verlauf auf, Änderungen der Stromstärke können somit nicht sprunghaft erfolgen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das erste und das zweite Schaltelement jeweils ein Feldeffekttransistor mit einer Source, einem Gate und einem Drain, bei dem ein Kanal geschaltet wird, wobei die Source intern mit einem Substrat des Feldeffekttransistors verbunden ist, wobei die Freilaufdiode eine Bodydiode des Feldeffekttransistors ist.
Von den vier elektrischen Anschlüssen des Feldeffekttransistors, Source, Drain, Gate und Substrat, sind zwei, nämlich Substrat und Source, intern miteinander verbunden. Dadurch wird die Zahl der elektrischen Anschlüsse reduziert, allerdings bewirkt dies auch das Vorhandensein einer im Feldeffekttransistor integrierten Diode, welche parallel zum leitenden Kanal angeordnet ist. Diese Diode wird als Bodydiode bezeichnet. Bei einer ersten Stromflussrichtung am Drain des Feldeffekttransistors wird die Funktionsweise durch die Bodydiode nicht beeinflusst, da die Bodydiode in Sperrrichtung betrieben wird. Bei einer zweiten Stromflussrichtung am Drain wird der Feldeffekttransistor durch die in Durchlassrichtung geschaltete Bodydiode überbrückt, wobei ein Freilaufstrom durch die Bodydiode fließen kann. Insbesondere kann als Feldeffekttransistor auch ein MOSFET verwendet werden, oder jede andere geeignete Art eines Feldeffekttransistors mit isoliertem Gate.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Einschaltwiderstand der Schaltelemente sowie der Freilaufdioden von der Temperatur abhängig.
Die Schaltelemente sowie die Freilaufdioden weisen als Halbleiterbauelemente temperaturabhängige Kennlinien auf. Bei einem als Schaltelement verwendeten Feldeffekttransistor hängt der elektrische Widerstand des leitenden Kanals zwischen Source und Drain nicht nur von der am Gate anliegenden Spannung ab, sondern auch von der Temperatur des leitenden Kanals. Insbesondere kann sich durch einen durch den leitenden Kanal des Feldeffekttransistors fließenden Strom die Temperatur des leitenden Kanals ändern, da die an dem Widerstand des leitenden Kanals auftretende Verlustleistung zu einer Erwärmung des leitenden Kanals führt. Auch die Bodydiode des Feldeffekttransistors weist eine temperaturabhängige Kennlinie auf, so dass aus einem durch die Bodydiode fließenden Strom und der an der Bodydiode abfallenden Spannung deren Temperatur bestimmt werden kann.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Richtung des Phasenstromes während der passiven Freilaufphase anhand einer Spannungshöhe an einem Knoten zwischen den beiden Schaltelementen der Halbbrücke ermittelt.
Die zwei Schaltelemente der Halbrücke sind elektrisch miteinander verbunden. An diesen Verbindungspunkten kann auch die induktive Last angeschlossen sein. Der Phasenstrom durch die induktive Last kann entweder von diesem Verbindungspunkt aus durch die induktive Last fließen, was als positive Stromrichtung verstanden werden soll. Alternativ kann der Phasenstrom von der induktiven Last aus zum Verbindungspunkt fließen, was als negative Stromrichtung verstanden werden soll. Die zwei äußeren Anschlüsse der Halbbrücke sind vorteilhafterweise mit den Polen einer Gleichspannungsquelle verbunden, wobei einer der Pole, zum Beispiel in einer Ausführungsform der Erfindung der negative Pol, geerdet sein kann. Die Richtung des Phasenstromes kann dann bestimmt werden, indem die Spannung des Verbindungspunktes der Schaltelemente gegenüber beispielsweise der Erdung gemessen wird. Ein positiver Phasenstrom liegt beispielsweise bei einer negativen Spannung am Verbindungspunkt vor und ein negativer Phasenstrom bei einer positiven Spannung.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Schaltelemente ein High-Side-Schaltelement beziehungsweise ein Low-Side-Schaltelement der Halbbrücke.
Als High-Side-Schaltelement wird dasjenige Schaltelement der Halbbrücke bezeichnet, welches mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden ist. Das Low-Side-Schaltelement beschreibt dagegen das mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle verbundene Schaltelement, welches beispielsweise auch geerdet sein kann.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Stärke des Phasenstromes durch die induktive Last während eines Zyklus, dargestellt durch Einschaltphase des ersten Schaltelementes, passive Freilaufphase und Einschaltphase des zweiten Schaltelementes, entsprechend einer Modellierung vorhergesagt.
Das erfindungsgemäße Verfahren benutzt einen vorbestimmten Zusammenhang zwischen dem durch den leitenden Kanal eines Schaltelementes fließenden Strom und dem durch die entsprechende Freilaufdiode fließenden Strom. In erster Näherung kann eine Änderung des Stromes während eines Zyklus, insbesondere zwischen einer Einschaltphase eines Schaltelementes und einer angrenzenden passiven Freilaufphase, aufgrund der stromerhaltenden Wirkung der induktiven Last vernachlässigt werden. Beispielsweise kann aber auch anhand einer Modellrechnung der zeitliche Verlauf der Stromstärke abgeschätzt werden, um genauere Ergebnisse zu erzielen. Parameter für diese Modellrechnung können der Phasenstrom selbst, die Induktivität der induktiven Last oder im Stromkreis befindliche Widerstände und anliegende Spannungen sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Bestimmung des Phasenstromes einer induktiven Last, wobei die Vorrichtung aufweist: Ein erstes Schaltelement mit einer integrierten ersten Freilaufdiode und ein zweites Schaltelement mit einer integrierten zweiten Freilaufdiode, wobei das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement Teil einer Halbbrücke zur Ansteuerung der induktiven Last sind. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Spannungsmessvorrichtung auf, die dazu ausgeführt ist, an den Schaltelementen anliegende Spannungen zu erfassen, und eine Steuerungsvorrichtung, die dazu ausgeführt ist, die Schaltelemente zu schalten, eine Temperatur wenigstens einer Freilaufdiode zu ermitteln, darauf basierend eine Temperatur wenigstens eines Schaltelementes zu ermitteln, darauf und auf einer vorbestimmten ersten Temperaturcharakteristik basierend einen Einschaltwiderstand des wenigstens einen Schaltelementes zu ermitteln, und darauf basierend den Phasenstrom der induktiven Last durch das wenigstens eine Schaltelement zu ermitteln, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgeführt ist, die Temperatur der Freilaufdiode basierend auf einer gemessenen Spannung, einer vorbestimmten zweiten Temperaturcharakteristik, sowie einem Freilaufstrom der induktiven Last zu ermitteln.
Bei dieser Vorrichtung bilden zwei Schaltelemente mit jeweils einer integrierten Freilaufdiode eine Halbbrücke. In der Mitte der Halbbrücke zwischen den zwei Schaltelementen befindet sich ein Verbindungsknoten, an den eine induktive Last angeschlossen ist. Die Halbbrücke kann an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen werden, so dass jedes der Schaltelemente sich zwischen einem der Pole der Gleichspannungsquelle und dem Verbindungsknoten befindet. Eine Spannungsmessvorrichtung bestimmt die an den Schaltelementen anliegenden Spannungen. Die Steuerungsvorrichtung ist dazu ausgeführt, die Schaltelemente gemäß beispielsweise einer Pulsweitenmodulation derart zu schalten, dass ein Phasenstrom durch die induktive Last fließt. Dadurch, dass die Steuerungsvorrichtung dazu ausgeführt ist, die von der Spannungsmessvorrichtung in den verschiedenen Betriebszuständen gemessenen Spannungen unter Benutzung der Temperaturcharakteristiken der Schaltelemente sowie der Freilaufdioden weiterzuverarbeiten, kann die Steuerungsvorrichtung die Temperatur der vom Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode ermitteln. Anhand dieser Temperatur kann die Steuerungsvorrichtung den Einschaltwiderstand des Schaltelementes ermitteln und den Strom durch das Schaltelement bestimmen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorschalteinheit zur Bestimmung des Phasenstroms eines Elektromotors, wobei die Vorschalteinheit drei Vorrichtungen gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen aufweist, wobei die induktive Last eine Wicklung des Elektromotors ist, wobei die Vorschalteinheit dazu ausgeführt ist, einen Elektromotor mit einem dreiphasigen Drehstrom zu betreiben, und wobei die Vorschalteinheit dazu ausgeführt ist, den Phasenstrom von drei Phasen des Elektromotors mit den Vorrichtungen gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen zu bestimmen.
Die Vorschalteinheit ist dazu ausgeführt, um bei einem Drehstrommotor den Phasenstrom in den beispielsweise drei Phasen zu bestimmen. Dazu weist sie drei der oben beschriebenen Vorrichtungen auf, wovon an jede der Vorrichtungen eine der drei Phasen des Elektromotors als induktive Last angeschlossen ist. Die Bestimmung des Phasenstromes jeder Phase erfolgt dabei wie zuvor beschrieben. Die Vorschalteinheit kann dabei gleichzeitig als Wechselrichter dienen, die aus dem Gleichstrom der Gleichspannungsquelle einem dreiphasigen Drehstrom erzeugt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, eine Vorrichtung nach einer der vorherigen Ausführungsformen veranlasst ein Verfahren nach einer der vorherigen Ausführungsformen durchzuführen, wobei die Ausführung der Verfahrensschritte gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen entweder einem ASIC oder einem Mikrocontroller zugeordnet ist, wobei die Verfahrensschritte des Erfassens von einer an einem der beiden Schaltelemente anliegenden ersten Spannung während der Einschaltphase des entsprechenden eingeschalteten Schaltelementes, des Ermittelns des Phasenstromes durch das eingeschaltete Schaltelement anhand des ermittelten Einschaltwiderstandes und der ersten Spannung, des Ermittelns einer Richtung des Phasenstromes während der passiven Freilaufphase und des Bestimmens der von dem Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode, des Erfassens von einer an der von dem Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode anliegenden zweiten Spannung und des Ermitteln einer zweiten Temperatur der vom Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode basierend auf der erfassten zweiten Spannung, dem Phasenstrom und einer vorbestimmten zweiten Temperaturcharakteristik der vom Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode der Ausführung durch den ASIC zugeordnet sind, und wobei die Verfahrensschritte des Ermittelns eines Einschaltwiderstandes des eingeschalteten Schaltelements basierend auf einer ersten Temperatur des eingeschalteten Schaltelements und einer vorbestimmten ersten Temperaturcharakteristik des eingeschalteten Schaltelements und des Gleichsetzens der ersten Temperatur des Schaltelementes mit der zweiten Temperatur der in das entsprechende Schaltelement integrierten Freilaufdiode der Ausführung durch den Mikrocontroller zugeordnet sind.
Die Ausführung des Computerprogramms, das das erfindungsgemäße Verfahren abbildet, kann entsprechend einer geeigneten Hardware/Software-Partitionierung auf verschiedene Bauteile aufgeteilt sein. So können die in den Ansprüchen beschriebenen Schritte S2, S4, S5, S6 und S7 vorteilhafterweise auf einem ASIC ausgeführt werden, während die beschriebenen Schritte S3 und S8 auf einem Mikrocontroller ausgeführt werden. Die Ausführung von Schritt S1 kann weiterhin aufgeteilt werden, so dass die Vorgabe der Pulsweitenmodulation der Mikrocontroller übernimmt, während die Ansteuerung der Schaltelemente auf dem ASIC abläuft. Allerdings kann auch jede andere Art der Partitionierung vorgesehen sein, wie die Ausführung der Verfahrensschritte auf verschiedene Hardwarekomponenten aufgeteilt wird.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf folgende Zeichnungen erklärt:
Figurenliste

1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Halbbrücke.
2 zeigt einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Phasenstromes einer an eine Halbbrücke angeschlossenen induktiven Last.
3 zeigt den zeitlichen Verlauf des Phasenstromes und der Steuerspannungen am ersten und zweiten Schaltelement der Halbbrücke und die verschiedenen Betriebszustände.
4a zeigt die am Verbindungsknoten gemessenen Spannungen während der verschiedenen Betriebszustände bei positiver Phasenstromrichtung.
4b zeigt die Richtung und den Weg des Phasenstromes bei positiver Phasenstromrichtung.
5a zeigt die am Verbindungsknoten gemessenen Spannungen während der verschiedenen Betriebszustände bei negativer Phasenstromrichtung.
5b zeigt die Richtung und den Weg des Phasenstromes bei negativer Phasenstromrichtung.
6 zeigt ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Phasenstromes einer an eine Halbbrücke angeschlossenen induktiven Last.

Detaillierte Beschreibung der Figuren
1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Halbbrücke.
Die Halbbrücke umfasst einen ersten Feldeffekttransistor 110 mit einer darin integrierten ersten Bodydiode 111 und einen zweiten Feldeffekttransistor 120 mit einer darin integrierten zweiten Bodydiode 121. Jeder der Feldeffekttransistoren 110, 120 weist drei elektrische Anschlüsse auf: Source, Gate und Drain, wobei die erste Source 112, der erste Drain 113 und das erste Gate 114 Anschlüsse des ersten Feldeffekttransistors 110 sind, und wobei die zweite Source 122, der zweite Drain 123 und das zweite Gate 124 Anschlüsse des zweiten Feldeffekttransistors 120 sind. Bei den hier abgebildeten n-leitenden, selbstsperrenden Feldeffekttransistoren kann durch das Anlegen einer Steuerspannung am Gate ein Stromfluss von Drain zu Source geregelt werden. Ohne am Gate anliegende Steuerspannung ist der Transistor gesperrt, eine Sperrschicht 115, 125 verhindert einen Stromfluss von Drain zu Source. Das Anlegen einer Steuerspannung am Gate erzeugt einen elektrisch leitenden Kanal im Halbleitermaterial des Feldeffekttransistors zwischen Drain und Source, ein Stromfluss von Drain zu Source ist jetzt bei geringem elektrischen Widerstand möglich. Bei Angabe der Stromrichtung soll es sich jeweils um die technische Stromrichtung handeln.
Die Bodydiode 111, 121 entsteht beispielsweise durch eine interne elektrische Verbindung eines Substrates des Feldeffekttransistors 110, 120 mit der zugehörigen Source 112, 122. Die Bodydiode ist im Normalbetrieb des Feldeffekttransistors in Sperrrichtung geschaltet, so dass die eigentliche Funktion des Feldeffekttransistors nicht beeinträchtigt wird. Ein Stromfluss von Source zu Drain durch die Bodydiode ist jedoch möglich. Aufgrund des inneren Aufbaus des Feldeffekttransistors befindet sich die Diode im Halbleitermaterial des Feldeffekttransistors in unmittelbarer räumlicher Nähe zur Sperrschicht 115, 125, sodass von einer ähnlichen Temperatur der Bodydiode 111, 121 und der Sperrschicht 115, 125 ausgegangen werden kann. Dadurch erlaubt eine Messung der Temperatur der Bodydiode einen Rückschluss auf die Temperatur der Sperrschicht des jeweiligen Feldeffekttransistors. Die Temperatur der Sperrschicht hat einen Einfluss auf den Widerstand des Feldeffekttransistors zwischen Drain und Source.
2 zeigt einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zur Bestimmung des Phasenstromes einer an eine Halbbrücke angeschlossenen induktiven Last 160. Dabei ist an die Halbbrücke aus dem ersten Schaltelement 110 und dem zweiten Schaltelement 120 an den Knoten 190 eine induktive Last 160 angeschlossen. Der zweite Anschluss der induktiven Last 160 kann mit einem Sternpunkt 170, einer weiteren Halbbrücke oder der Versorgungsspannung verbunden oder auch geerdet sein. An diesem Sternpunkt 170 können ebenso eine zweite und eine dritte induktive Last, wie beispielsweise bei einem Drehstrommotor vorliegend, angeschlossen sein. In diesem Ausführungsbeispiel messen zwei Spannungsmesseinrichtungen 130, 140 die am ersten und am zweiten Feldeffekttransistor 110, 120 anliegende Spannung, die zugleich auch die an der ersten und an der zweiten Bodydiode 111, 121 anliegende Spannung ist. Die Halbbrücke ist an eine Gleichspannungsquelle 180 anschließbar. Eine Steuerungsvorrichtung schaltet das erste und das zweite Schaltelement 110, 120, empfängt die Messwerte der Spannungsmesseinrichtungen 130, 140 und berechnet den Phasenstrom und die Temperatur der Sperrschichten 115, 125 des ersten und/oder des zweiten Feldeffekttransistors 110, 120. Dabei kann die Steuerungsvorrichtung auch in zwei oder mehr Bauelemente unterteilt sein.
3 zeigt den zeitlichen Verlauf des Phasenstromes und der Steuerspannungen am ersten und zweiten Schaltelement 110, 120 der Halbbrücke und die verschiedenen Betriebszustände. I_Phase steht dabei für den Phasenstrom, U_GS,HS für die Gatespannung am High-Side Schaltelement, U_GS,LS für die Gatespannung am Low-Side Schaltelement und t ist die Zeit. I., II. und III. geben den ersten, den zweiten und den dritten Betriebszustand an. Durch das Schalten der Schaltelemente 110, 120 der eine induktive Last 160 ansteuernden Halbbrücke wird im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahren ein Phasenstrom durch die induktive Last 160 erzeugt. Im Folgenden wird für eine vereinfachte Darstellung von einer positiven Richtung des Phasenstromes ausgegangen, der Phasenstrom fließt also von der Halbbrücke aus durch die induktive Last 160. Das Verfahren lässt sich jedoch mit entsprechender Anpassung der Benennungen auch für eine negative Phasenstromrichtung anwenden. Bei jeder Phasenstromrichtung kann jedoch nur die Temperatur eines der Schaltelemente 110, 120 bestimmt werden. Zur Erzeugung des Phasenstromes kann eine Pulsweitenmodulation verwendet werden, so dass die Schaltelemente entweder an- oder ausgeschaltet sein können. Dadurch kann eine unnötige Verlustleistung im erhöhten Widerstand eines teilweise geschalteten Schaltelementes vermieden werden. Während die Einschaltphase des ersten Schaltelementes 110 eine Erhöhung des Phasenstromes bewirkt, schwächt sich der Phasenstrom in der passiven Freilaufphase ab. Die Induktivität der induktiven Last 160 sorgt dabei für einen stetigen zeitlichen Verlauf der Stromstärke, indem sie Änderungen der Stromstärke entgegenwirkt. Durch zusätzliche Einschaltphasen des zweiten Schaltelementes 120 während der Ausschaltphase des ersten Schaltelementes 110 werden drei Betriebszustände definiert, die gekennzeichnet sind durch die Schaltung der Schaltelemente 110, 120 und die resultierenden Wege des Phasenstromes: Im ersten Betriebszustand ist das erste Schaltelement 110 geschaltet, so dass der Phasenstrom durch den leitenden Kanal 115 des ersten Schaltelementes 110 fließt. Im zweiten Betriebszustand ist sowohl das erste, als auch das zweite Schaltelement ausgeschaltet. Der Phasenstrom wird jedoch durch die angeschlossene Induktivität aufrechterhalten und fließt nun durch die Freilaufdiode 121, die in das zweite Schaltelement 120 integriert ist. Im dritten Betriebszustand wird das zweite Schaltelement 120 eingeschaltet, so dass der Phasenstrom jetzt durch den leitenden Kanal 125 des zweiten Schaltelementes 120 fließt. Ein vierter Betriebszustand, der sich zeitlich zwischen dem dritten Betriebszustand und dem ersten Betriebszustand eines nachfolgenden Durchlaufs des Verfahrens befindet, entspricht von Schaltzustand und Stromfluss dem zweiten Betriebszustand. Hierbei ist zu beachten, dass nur entweder der zweite oder der vierte Betriebszustand notwendig ist. Im zweiten Schritt wird im dritten Betriebszustand eine am zweiten Schaltelement 120 anliegende erste Spannung erfasst. Im dritten Schritt wird der Einschaltwiderstand des zweiten Schaltelementes 120 ermittelt, wobei dazu eine vorbestimmte erste Temperaturcharakteristik des zweiten Schaltelementes 120 und eine erste Temperatur des zweiten Schaltelementes 120 verwendet wird. Im vierten Schritt wird der Phasenstrom durch das zweite Schaltelement 120 anhand des ermittelten Einschaltwiderstandes und der gemessenen ersten Spannung ermittelt. Im fünften Schritt, der im zweiten Betriebszustand stattfindet, wird die Richtung des Phasenstromes ermittelt. Dies kann über das Bestimmen einer Spannungshöhe geschehen, die am Verbindungsknoten 190 zwischen den beiden Schaltelementen 110, 120 gemessen wird. Im vorliegenden Fall positiver Phasenstromrichtung ergibt sich daraus, dass der Phasenstrom im zweiten Betriebszustand durch die Freilaufdiode 121 des zweiten Schaltelementes 120 fließt. Im sechsten Schritt wird die an der Freilaufdiode 121 des zweiten Schaltelementes 120 anliegende zweite Spannung gemessen. Im siebten Schritt wird anhand der gemessenen zweiten Spannung und einer vorbestimmten zweiten Temperaturcharakteristik der zweiten Freilaufdiode 121 eine zweite Temperatur der zweiten Freilaufdiode 121 bestimmt. Im achten Schritt wird die zweite Temperatur der Freilaufdiode 121 des zweiten Schaltelementes 120 verwendet um daraus auf die erste Temperatur des leitenden Kanals 125 des zweiten Schaltelementes 120 zu schließen. Aufgrund der engen räumlichen Nähe von leitendem Kanal und Freilaufdiode kann vorteilhafterweise von einer nahezu gleichen Temperatur ausgegangen werden. Mit diesem aktualisierten Wert der ersten Temperatur des leitenden Kanals 125 des zweiten Schaltelementes 120 kann schließlich ein erneuter Durchlauf des Verfahrens durchgeführt werden. Es ist jedoch zu beachten, dass die hier genannte Abfolge der Schritte auch anders sein kann. Insbesondere ist sie nicht einschränkend zu verstehen. Auch kann bei der beschriebenen zyklischen Abfolge der Schritte nach Ausführung des achten Schrittes wieder beim ersten Schritt begonnen werden. Es können allerdings auch andere Schritte als Startpunkt ausgewählt werden.
4a zeigt die am Knoten 190 gemessenen Spannungen während der verschiedenen Betriebszustände bei positiver Phasenstromrichtung. U_GND steht für die Spannung auf Erdpotential, U_DH für die am Drain 113 des ersten Schaltelementes 110 anliegende Spannung Drain-High-Side. U_SH ist die Spannung Source-High-Side, die am Knoten 190 gemessen werden kann. U_SD,LS ist die Spannung, die im zweiten Betriebszustand zwischen Source 122 und Drain 123 des Low-Side Schaltelementes 120 gemessen wird.
4b zeigt die Richtung und den Weg des Phasenstromes bei positiver Phasenstromrichtung. Im ersten Betriebszustand fließt der Phasenstrom durch den leitenden Kanal des ersten Schaltelementes 110 von Drain 113 zu Source 112. Im zweiten Betriebszustand fließt der Phasenstrom durch die Bodydiode 121 des zweiten Schaltelementes 120 von Source 122 zu Drain 123. Und im dritten Betriebszustand fließt der Phasenstrom durch den leitenden Kanal des zweiten Schaltelementes 120 von Source 122 zu Drain 123. Eine Spannungsmessvorrichtung bestimmt die an den Schaltelementen anliegenden Spannungen. Dies kann einerseits beispielsweise geschehen, indem die Spannung zwischen dem Knoten 190 und einem Referenzpunkt, beispielsweise einem Pol der Gleichspannungsquelle 180, gemessen wird. Bei bekannter Spannung der Gleichspannungsquelle 180 lassen sich so die an den Schaltelementen 110, 120 anliegenden Spannungen berechnen. Andererseits kann die Spannungsmessvorrichtung zwei getrennte Voltmeter 130, 140 aufweisen, wovon jedes an einem der beiden Schaltelemente 110, 120 die anliegende Spannung misst. Da die im Schaltelement integrierte Freilaufdiode parallel zum leitenden Kanal des Schaltelementes angeordnet ist, entspricht die am Schaltelement gemessene Spannung sowohl der Spannung am leitenden Kanal als auch der an der Freilaufdiode anliegenden Spannung. Die Steuerungsvorrichtung 150 ist dazu ausgeführt, die Schaltelemente gemäß beispielsweise einer Pulsweitenmodulation derart zu schalten, dass ein Phasenstrom durch die induktive Last 160 fließt. Durch separates Einschalten des einen oder des anderen Schaltelementes, sowie durch Phasen in denen beide Schaltelemente 110, 120 ausgeschaltet sind, kann der Phasenstrom abwechselnd entweder durch das eine Schaltelement, durch das andere Schaltelement oder durch eine der beiden Freilaufdioden 111, 121 fließen, wodurch verschieden Betriebszustände festgelegt werden. Dadurch, dass die Steuerungsvorrichtung 150 dazu ausgeführt ist, die von der Spannungsmessvorrichtung in den verschiedenen Betriebszuständen gemessenen Spannungen unter Benutzung der Temperaturcharakteristiken der Schaltelemente 110, 120 sowie der Freilaufdioden 111, 121 weiterzuverarbeiten, kann die Steuerungsvorrichtung 150 die Temperatur der vom Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode ermitteln. Diese Temperatur ist bei einer integrierten Freilaufdiode wie einer Bodydiode ein Maß für die Temperatur des leitenden Kanals 115, 125 des Schaltelementes. Anhand dieser Temperatur kann die Steuerungsvorrichtung den Einschaltwiderstand des Schaltelementes ermitteln und den Strom durch das Schaltelement bestimmen. Dieser Strom ist gleich dem Phasenstrom durch die induktive Last 160. Erfindungsgemäß wird der bei Ausschalten des einen und/oder des anderen Schaltelementes durch die induktive Last aufrecht erhaltene Phasenstrom, der somit ein Freilaufstrom der induktiven Last ist, verwendet, um die Spannungen an den stromdurchflossenen Bauteilen zu messen.
5a zeigt die am Knoten 190 gemessenen Spannungen während der verschiedenen Betriebszustände bei negativer Phasenstromrichtung. U_GND steht für die Spannung auf Erdpotential, U_DH für die am Drain 113 des ersten Schaltelementes 110 anliegende Spannung Drain-High-Side. U_SH ist die Spannung Source-High-Side, die am Knoten 190 gemessen werden kann. U_SD,HS ist die Spannung, die im zweiten Betriebszustand zwischen Source 112 und Drain 113 des High-Side Schaltelementes 110 gemessen wird.
5b zeigt die Richtung und den Weg des Phasenstromes bei negativer Phasenstromrichtung. Im ersten Betriebszustand fließt der Phasenstrom durch den leitenden Kanal des ersten Schaltelementes 110 von Source 112 zu Drain 113. Im zweiten Betriebszustand fließt der Phasenstrom durch die Bodydiode 111 des ersten Schaltelementes 110 von Source 112 zu Drain 113. Und im dritten Betriebszustand fließt der Phasenstrom durch den leitenden Kanal des zweiten Schaltelementes 110 von Drain 123 zu Source 122.
6 zeigt ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des Phasenstromes einer an eine Halbbrücke angeschlossenen induktiven Last. Darin wird die zyklische Abfolge der einzelnen Schritte des Verfahrens dargestellt. Die Nummerierung der Schritte ist nur beispielhaft zu verstehen, es kann bei der Durchführung des Verfahrens auch ein anderer Schritt als Startpunkt gewählt werden. Da in den Schritten jeweils auf ein Ergebnis aus zuvor durchgeführten Schritten zurückgegriffen wird, kann vor der ersten Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein geeigneter Startwert festgelegt werden. Als Startwert kann beispielsweise eine Umgebungstemperatur dienen, deren Wert ebenso für die Temperatur der Sperrschicht des ersten Feldeffekttransistors 110 vor dessen Inbetriebnahme angenommen werden kann.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung
110: erstes Schaltelement
111: erste Freilaufdiode
112: erste Source
113: erster Drain
114: erstes Gate
115: erster leitender Kanal
120: zweites Schaltelement
121: zweite Freilaufdiode
122: zweite Source
123: zweiter Drain
124: zweites Gate
125: zweiter leitender Kanal
130: erste Spannungsmessvorrichtung
140: zweite Spannungsmessvorrichtung
150: Steuerungsvorrichtung
160: Induktive Last
170: Sternpunkt
180: Gleichspannungsquelle
190: Knoten
200: Vorschalteinheit

Claims

Verfahren zur Bestimmung eines Phasenstromes einer an eine Halbbrücke angeschlossenen induktiven Last (160), das Verfahren aufweisend die Schritte: - Erzeugen (S1) des Phasenstromes durch die an die Halbbrücke angeschlossene induktive Last (160) mittels einer Pulsweitenmodulation, wobei ein erstes Schaltelement (110) und ein zweites Schaltelement (120) der Halbbrücke abwechselnd eingeschaltet werden, wobei zwischen einer Einschaltphase des ersten Schaltelementes (110) und einer Einschaltphase des zweiten Schaltelementes (120) und/oder zwischen der Einschaltphase des zweiten Schaltelementes (120) und der Einschaltphase des ersten Schaltelementes (110) eine passive Freilaufphase vorgesehen ist, in der beide Schaltelemente (110, 120) ausgeschaltet sind, wobei in der Einschaltphase des ersten Schaltelementes (110) der Phasenstrom durch das erste Schaltelement (110) fließt, wobei in der Einschaltphase des zweiten Schaltelementes (120) der Phasenstrom durch das zweite Schaltelement (120) fließt, wobei das erste Schaltelement (110) eine erste integrierte Freilaufdiode (111) aufweist und das zweite Schaltelement (120) eine zweite integrierte Freilaufdiode (121) aufweist, und wobei in der passiven Freilaufphase der Phasenstrom durch eine der beiden Freilaufdioden (111, 121) fließt; - Erfassen (S2) von einer an einem der beiden Schaltelemente (110, 120) anliegenden ersten Spannung während der Einschaltphase des entsprechenden eingeschalteten Schaltelementes (110, 120); - Ermitteln (S3) eines Einschaltwiderstandes des eingeschalteten Schaltelements (110, 120) basierend auf einer ersten Temperatur des eingeschalteten Schaltelements (110, 120) und einer vorbestimmten ersten Temperaturcharakteristik des eingeschalteten Schaltelements (110, 120); - Ermitteln (S4) des Phasenstromes durch das eingeschaltete Schaltelement (110, 120) anhand des ermittelten Einschaltwiderstandes und der ersten Spannung; - Ermitteln (S5) einer Richtung des Phasenstromes während der passiven Freilaufphase und Bestimmen der von dem Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode (111, 121); - Erfassen (S6) von einer an der von dem Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode (111, 121) anliegenden zweiten Spannung; - Ermitteln (S7) einer zweiten Temperatur der vom Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode (111, 121) basierend auf der erfassten zweiten Spannung, dem Phasenstrom und einer vorbestimmten zweiten Temperaturcharakteristik der vom Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode (111, 121); und - Gleichsetzen (S8) der ersten Temperatur des Schaltelementes (110, 120) mit der zweiten Temperatur der in das entsprechende Schaltelement (110, 120) integrierten Freilaufdiode (111, 121).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Phasenstrom in der passiven Freilaufphase ein Freilaufstrom der induktiven Last (160) ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das erste und das zweite Schaltelement (110, 120) jeweils ein Feldeffekttransistor mit einer Source (112, 122), einem Gate (114, 124) und einem Drain (113, 123) ist, bei dem ein Kanal (115, 125) geschaltet wird, wobei die Source (112, 122) intern mit einem Substrat des Feldeffekttransistors verbunden ist, und wobei die Freilaufdiode (111, 121) eine Bodydiode des Feldeffekttransistors ist.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Einschaltwiderstand der Schaltelemente (110, 120) sowie der Freilaufdioden (111, 121) von der Temperatur abhängig ist.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Richtung des Phasenstromes während der passiven Freilaufphase anhand einer Spannungshöhe an einem Knoten zwischen den beiden Schaltelementen (110, 120) der Halbbrücke ermittelt wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schaltelemente (110, 120) ein High-Side-Schaltelement beziehungsweise ein Low-Side-Schaltelement der Halbbrücke sind.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Stärke des Phasenstromes durch die induktive Last (160) während eines Zyklus, dargestellt durch Einschaltphase des ersten Schaltelementes (110), passive Freilaufphase und Einschaltphase des zweiten Schaltelementes (120), entsprechend einer Modellierung vorhergesagt wird.
Vorrichtung (100) zur Bestimmung des Phasenstromes einer induktiven Last (160), die Vorrichtung aufweisend: ein erstes Schaltelement (110) mit einer integrierten ersten Freilaufdiode (111); ein zweites Schaltelement (120) mit einer integrierten zweiten Freilaufdiode (121); wobei das erste Schaltelement (110) und das zweite Schaltelement (120) Teil einer Halbbrücke zur Ansteuerung der induktiven Last (160) sind; eine Spannungsmessvorrichtung (130), die dazu ausgeführt ist, an den Schaltelementen (110, 120) anliegende Spannungen zu erfassen; eine Steuerungsvorrichtung (150), die dazu ausgeführt ist, die Schaltelemente (110, 120) zu schalten, eine Temperatur wenigstens einer Freilaufdiode (111, 121) zu ermitteln, darauf basierend eine Temperatur wenigstens eines Schaltelementes (110, 120) zu ermitteln, darauf und auf einer vorbestimmten ersten Temperaturcharakteristik basierend einen Einschaltwiderstand des wenigstens einen Schaltelementes (110, 120) zu ermitteln, und darauf basierend den Phasenstrom der induktiven Last (160) durch das wenigstens eine Schaltelement (110, 120) zu ermitteln; und wobei die Steuerungsvorrichtung (150) dazu ausgeführt ist, die Temperatur der Freilaufdiode (111, 121) basierend auf einer gemessenen Spannung, einer vorbestimmten zweiten Temperaturcharakteristik, sowie einem Freilaufstrom der induktiven Last (160) zu ermitteln.
Vorschalteinheit (200) zur Bestimmung des Phasenstroms eines Elektromotors, wobei die Vorschalteinheit (200) drei Vorrichtungen (100) gemäß Anspruch 8 aufweist, wobei die induktive Last (160) eine Wicklung des Elektromotors ist, wobei die Vorschalteinheit (200) dazu ausgeführt ist, einen Elektromotor mit einem dreiphasigen Drehstrom zu betreiben, und wobei die Vorschalteinheit (200) dazu ausgeführt ist, den Phasenstrom von drei Phasen des Elektromotors mit den Vorrichtungen (100) gemäß Anspruch 8 zu bestimmen.
Computerprogramm, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, eine Vorrichtung (100) nach Anspruch 8 veranlasst ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wobei die Ausführung der Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 entweder einem ASIC oder einem Mikrocontroller zugeordnet ist, wobei die Verfahrensschritte des Erfassens (S2) von einer an einem der beiden Schaltelemente (110, 120) anliegenden ersten Spannung während der Einschaltphase des entsprechenden eingeschalteten Schaltelementes (110, 120), des Ermittelns (S4) des Phasenstromes durch das eingeschaltete Schaltelement (110, 120) anhand des ermittelten Einschaltwiderstandes und der ersten Spannung, des Ermittelns (S5) einer Richtung des Phasenstromes während der passiven Freilaufphase und Bestimmens der von dem Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode (111, 121), des Erfassens (S6) von einer an der von dem Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode (111, 121) anliegenden zweiten Spannung und des Ermitteln (S7) einer zweiten Temperatur der vom Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode (111, 121) basierend auf der erfassten zweiten Spannung, dem Phasenstrom und einer vorbestimmten zweiten Temperaturcharakteristik der vom Phasenstrom durchflossenen Freilaufdiode (111, 121) der Ausführung durch den ASIC zugeordnet sind, und wobei die Verfahrensschritte des Ermittelns (S3) eines Einschaltwiderstandes des eingeschalteten Schaltelements (110, 120) basierend auf einer ersten Temperatur des eingeschalteten Schaltelements (110, 120) und einer vorbestimmten ersten Temperaturcharakteristik des eingeschalteten Schaltelements (110, 120) und des Gleichsetzens (S8) der ersten Temperatur des Schaltelementes (110, 120) mit der zweiten Temperatur der in das entsprechende Schaltelement (110, 120) integrierten Freilaufdiode (111, 121) der Ausführung durch den Mikrocontroller zugeordnet sind.