DE102021114195A1

DE102021114195A1 - Kurzschluss-bestimmungsvorrichtung, schaltervorrichtung, und kurzschluss-bestimmungsverfahren

Info

Publication number: DE102021114195A1
Application number: DE102021114195.8A
Authority: DE
Inventors: Ryoga Kiguchi; Kunio Matsubara
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2021-06-01
Publication date: 2022-01-05
Also published as: CN113889964A; US11500015B2; JP2022013339A; US20220003816A1

Abstract

Bereitgestellt wird eine Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung, umfassend: einen Sensor, der konfiguriert ist, eine zeitliche Änderung eines Hauptstroms zu detektieren, der durch eine erste Hauptanschlussklemme und eine zweite Hauptanschlussklemme einer Schalteinrichtung mit einer Steuerklemme, der ersten Hauptanschlussklemme und der zweiten Hauptanschlussklemme fließt; eine Integriereinheit, die konfiguriert ist, eine Ausgabe des Sensors zu integrieren; eine Polarität-Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist, eine Polarität der Ausgabe des Sensors zu bestimmen; und eine Kurzschluss-Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist, einen Kurzschluss der Schalteinrichtung auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses einer Ausgabe der Integriereinheit und eines Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung gemäß einem Bestimmungsergebnis der Polarität zu bestimmen.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
1. TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung, eine Schaltervorrichtung und ein Kurzschluss-Bestimmungsverfahren.
2. STAND DER TECHNIK
Patentdokument 1 beschreibt, dass „eine Spannung zwischen Anschlussklemmen einer Rogowskii-Spule integriert wird, und ein Element kurzgeschlossen bestimmt wird, wenn detektiert wird, dass ein Wert einer integrierten Ausgabe gleich groß wie oder größer als ein beliebiger konstanter Pegel ist.“
ZITATIONSLISTE
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung Nr. 2001-169533
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Gemäß einem elektrischen Leistungswandler von Patentdokument 1 wird erkannt, dass eine Schalteinrichtung kurzgeschlossen ist, indem die integrierte Ausgangsspannung zwischen Anschlussklemmen der Rogowskii-Spule mit einem Referenzwert verglichen wird. Es ist jedoch erforderlich, den Kurzschluss der Schalteinrichtung situationsabhängig angemessen zu bestimmen.
LÖSUNG DER AUFGABE
(Punkt 1) Ein erster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung. Die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung kann einen Sensor aufweisen, der konfiguriert ist, eine zeitliche Änderung eines Hauptstroms zu detektieren, der durch eine erste Hauptanschlussklemme und eine zweite Hauptanschlussklemme einer Schalteinrichtung mit einer Steuerklemme, der ersten Hauptanschlussklemme und der zweiten Hauptanschlussklemme fließt. Die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung kann eine Integriereinheit aufweisen, die konfiguriert ist, eine Ausgabe des Sensors zu integrieren. Die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung kann eine Polarität-Bestimmungseinheit aufweisen, die konfiguriert ist, eine Polarität der Ausgabe des Sensors zu bestimmen. Die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung kann eine Kurzschluss-Bestimmungseinheit aufweisen, die konfiguriert ist, einen Kurzschluss der Schalteinrichtung auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses einer Ausgabe der Integriereinheit und eines Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung gemäß einem Bestimmungsergebnis der Polarität zu bestimmen.
(Punkt 2) Die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung kann ferner eine Referenzausgabeeinheit aufweisen, die konfiguriert ist, den Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung an die Kurzschluss-Bestimmungseinheit auszugeben.
(Punkt 3) Die Referenzausgabeeinheit kann konfiguriert sein, den ausgebenden Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung gemäß dem Bestimmungsergebnis der Polarität zu ändern.
(Punkt 4) Die Referenzausgabeeinheit kann konfiguriert sein, den ausgebenden Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung zu initialisieren, wenn ein Steuersignal zum Ansteuern der Steuerklemme ausgeschaltet wird.
(Punkt 5) Die Integriereinheit kann eine Vielzahl von Integratoren aufweisen, die jeweils konfiguriert sind, die Ausgabe des Sensors zu integrieren, die Referenzausgabeeinheit kann konfiguriert sein, eine Vielzahl von Referenzwerten der Kurzschluss-Bestimmung auszugeben, von denen jeder mit dem Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung identisch ist, die voneinander verschieden sind, entsprechend jedem der Vielzahl von Integratoren, die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung und die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung können ferner eine Auswahleinheit aufweisen, die konfiguriert ist, auszuwählen, welcher der Vielzahl von Integratoren zum Integrieren der Ausgabe des Sensors verwendet werden soll, entsprechend dem Bestimmungsergebnis der Polarität.
(Punkt 6) Die Auswahleinheit kann konfiguriert sein, ein Ergebnis der Auswahl zu initialisieren, wenn ein Steuersignal zum Ansteuern der Steuerklemme ausgeschaltet wird.
(Punkt 7) Die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung kann ferner eine Rückstelleinheit aufweisen, die konfiguriert ist, die Ausgabe der Integriereinheit zurückzustellen, wenn detektiert wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors von positiv zu negativ geändert hat.
(Punkt 8) Wenn detektiert wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors von positiv zu negativ geändert hat, kann die Kurzschluss-Bestimmungseinheit konfiguriert sein, einen Kurzschluss der Schalteinrichtung zu bestimmen, indem ein zweiter Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung verwendet wird, der sich von einem vor dem Detektieren verwendeten ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung unterscheidet.
(Punkt 9) Der zweite Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung kann kleiner als der erste Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung sein.
(Punkt 10) In einem Fall des Bestimmens des Kurzschluss der Schalteinrichtung unter Verwendung des zweiten Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung, wenn detektiert wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors von positiv zu negativ geändert hat, kann die Kurzschluss-Bestimmungseinheit konfiguriert sein, den Kurzschluss der Schalteinrichtung zu bestimmen, indem ein dritter Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung verwendet wird, der sich vom ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung und dem zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung unterscheidet.
(Punkt 11) Der dritte Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung kann kleiner als der zweite Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung sein.
(Punkt 12) Jedes Mal, wenn detektiert wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors von positiv zu negativ geändert hat, kann die Kurzschluss-Bestimmungseinheit konfiguriert sein, den Kurzschluss der Schalteinrichtung zu bestimmen, indem ein neuer Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung verwendet wird, der sich von dem vor dem Detektieren verwendeten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung unterscheidet.
(Punkt 13) Die Kurzschluss-Bestimmungseinheit kann ein Kurzschluss-Bestimmungssignal halten, wenn der Kurzschluss der Schalteinrichtung detektiert wird.
(Punkt 14) Der Sensor kann eine Rogowskii-Spule sein.
(Punkt 15) Die Schalteinrichtung kann eine Halbleitervorrichtung mit breiter Bandlücke sein, dessen Hauptmaterial zumindest eines von Siliziumkarbid, Galliumnitrid, Galliumoxid und Diamant ist.
(Punkt 16) Ein zweiter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Schaltervorrichtung. Die Schaltervorrichtung kann eine Schalteinrichtung aufweisen. Die Schaltervorrichtung kann eine Steuerklemme-Treibereinheit aufweisen, die konfiguriert ist, eine Steuerklemme der Schalteinrichtung anzusteuern. Die Schaltervorrichtung kann die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 13 aufweisen.
(Punkt 17) Ein dritter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kurzschluss-Bestimmungsverfahren. Das Kurzschluss-Bestimmungsverfahren kann einen Schritt aufweisen des Detektierens, durch einen Sensor, einer zeitlichen Änderung eines Hauptstroms, der durch eine erste Hauptanschlussklemme und eine zweite Hauptanschlussklemme einer Schalteinrichtung mit einer Steuerklemme, der ersten Hauptanschlussklemme und der zweiten Hauptanschlussklemme fließt. Das Kurzschluss-Bestimmungsverfahren kann einen Schritt aufweisen des Integrierens einer Ausgabe des Sensors. Das Kurzschluss-Bestimmungsverfahren kann einen Schritt aufweisen des Bestimmens einer Polarität der Ausgabe des Sensors. Das Kurzschluss-Bestimmungsverfahren kann einen Schritt aufweisen des Bestimmens eines Kurzschlusses der Schalteinrichtung auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses eines integrierten Werts der Ausgabe des Sensors und eines Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung gemäß einem Bestimmungsergebnis der Polarität.
Die Zusammenfassung beschreibt nicht notwendigerweise alle notwendigen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der oben beschriebenen Merkmale sein.
Figurenliste

1 zeigt ein Beispiel eines Blockschaltbilds einer Schaltervorrichtung 10, die eine Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels aufweist.
2 zeigt ein Beispiel verschiedener Signal-Wellenformen, wenn ein Kurzschluss während einer Einschaltperiode detektiert wird unter Verwendung der Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
3 zeigt ein Beispiel verschiedener Signal-Wellenformen, wenn ein Kurzschluss während einer Dauerstromdurchlaufzeit detektiert wird unter Verwendung der Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
4 zeigt ein Beispiel eines Blockschaltbilds der Schaltervorrichtung 10, die die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 einer abgewandelten Ausführungsform des vorliegenden Ausführungsbeispiels aufweist.
5 zeigt ein Beispiel verschiedener Signal-Wellenformen, wenn ein Kurzschluss während der Einschaltperiode detektiert wird unter Verwendung der Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 der abgewandelten Ausführungsform des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
6 zeigt ein Beispiel verschiedener Signal-Wellenformen, wenn ein Kurzschluss während der Dauerstromdurchlaufzeit detektiert wird unter Verwendung der Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 der abgewandelten Ausführungsform des vorliegenden Ausführungsbeispiels.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben. Diese folgenden Ausführungsbeispiele sind allerdings nicht als einschränkend für die in den Ansprüchen formulierte Erfindung zu verstehen. Auch sind alle Kombinationen von Merkmalen, die in den Ausführungsbeispielen beschrieben werden, nicht notwendigerweise essenziell für die Lösungen der erfindungsgemäßen Aufgabe.
Der hier verwendete Ausdruck „zwischen A und B angeordnet“ schränkt nicht die physische Anordnung ein, sondern bedeuten „mit A und B verbunden“. Der hier verwendete Ausdruck „verbunden“ ist nicht auf eine direkte Verbindung ohne weitere Vorrichtung beschränkt, sondern umfasst eine indirekte Verbindung über eine weitere Vorrichtung.
1 zeigt ein Beispiel eines Blockschaltbilds einer Schaltervorrichtung 10, die eine Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aufweist. In 1 bezeichnet jedes Blockschaltbild funktionelle Blöcke, die funktionell getrennt sind, und die nicht notwendiger Weise dem tatsächlichen Aufbau entsprechen müssen. Das heißt, ein in 1 gezeigter Block muss nicht notwendiger Weise durch einen Schaltkreis oder eine Vorrichtung verwirklicht werden. Außerdem müssen separat in 1 gezeigte Blöcke nicht notwendiger Weise durch separate Schaltkreise oder Vorrichtungen verwirklicht werden.
Die Schaltervorrichtung 10 umfasst eine Schalteinrichtung 20, eine Steuerklemme-Treibereinheit 30 und eine Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100.
Die Schalteinrichtung 20 kann eine Halbleitervorrichtung mit breiter Bandlücke sein, dessen Hauptmaterial zumindest eines von Siliziumkarbid, Galliumnitrid, Galliumoxid und Diamant ist. Solch eine Einrichtung mit hoher Schaltgeschwindigkeit hat im Allgemeinen eine niedrige Kurzschluss-Toleranz. Daher kann durch Abzielen einer solchen Hochgeschwindigkeits-Einrichtungen für die Kurzschluss-Bestimmung, die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 die Wirkung der vorliegenden Erfindung weiter verstärken.
Die Schalteinrichtung 20 umfasst eine Steuerklemme 22, eine erste Hauptanschlussklemme 24 und eine zweite Hauptanschlussklemme 26 und ist konfiguriert, zwischen der ersten Hauptanschlussklemme 24 und der zweiten Hauptanschlussklemme 26 zu verbinden (an) oder trennen (aus), gemäß einer an die Steuerklemme 22 angelegten Spannung oder Strom. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Schalteinrichtung 20 beispielsweise ein nMOS-Transistor mit einem Gatter als Steuerklemme 22, einer Senke als erster Hauptanschlussklemme 24 und einem Zufluss als zweiter Hauptanschlussklemme 26, der ausgeschaltet wird, wenn eine Spannung der Steuerklemme 22 in Bezug auf die zweite Hauptanschlussklemme 26 (auch als „Vorspannung“ bezeichnet), d.h. beispielsweise eine Gatter-Zufluss-Spannung Vgs, gleich groß wie oder kleiner als eine Gatter-Schwellenspannung ist, und eingeschaltet wird, wenn die Gatter-Zufluss-Spannung Vgs die Gatter-Schwellenspannung überschreitet.
Im Folgenden wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Schalteinrichtung 20 der nMOS-Transistor ist. Jede Ausführungsform kann jedoch auch auf Schalteinrichtungen 20 verschiedener Arten angewendet werden, wie z.B. einen MOS-Transistor, bei dem eine Steuerklemme als Gatter und zwei Hauptanschlussklemmen als Senke und Zufluss bezeichnet werden, einen IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gatter-Elektrode), bei dem eine Steuerklemme als Gatter und zwei Hauptanschlussklemmen als Kollektor und Emitter bezeichnet werden, und einen Bipolartransistor, bei dem eine Steuerklemme als Basis und zwei Hauptanschlussklemmen als Kollektor und Emitter bezeichnet werden.
Die Steuerklemme-Treibereinheit 30 ist mit der Steuerklemme 22 verbunden, z.B. mit dem Gatter der Schalteinrichtung 20. Die Steuerklemme-Treibereinheit 30 mit von einer Stromversorgung (nicht dargestellt) mit Strom versorgt und ist konfiguriert, die Steuerklemme 22 der Schalteinrichtung 20 gemäß einem von außen eingegebenen Steuersignal zu steuern. Auf diese Weise schaltet die Steuerklemme-Treibereinheit 30 die EIN- und AUS-Zustände zwischen der ersten Hauptanschlussklemme 24 und der zweiten Hauptanschlussklemme 26, beispielsweise zwischen einer Senke und einem Zufluss der Schalteinrichtung 20.
Die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 ist konfiguriert, eine zeitliche Änderung eines Hauptstroms der Schalteinrichtung 20 zu detektieren. Beim Bestimmen des Kurzschlusses der Schalteinrichtung 20 auf Grundlage eines integrierten Werts der zeitlichen Änderung des Hauptstroms verwendet die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung entsprechend einer Polarität der zeitlichen Änderung des Hauptstroms.
Die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 umfasst einen Sensor 110, eine Integriereinheit 120, eine Polarität-Bestimmungseinheit 130, eine Rückstelleinheit 140, eine Referenzausgabeeinheit 150 und eine Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160. Die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 kann hier durch eine oder mehrere integrierte Schaltungen oder durch eine Kombination einer Vielzahl von einzelnen Bauteilen implementiert sein.
Der Sensor 110 ist konfiguriert, eine zeitliche Änderung eines Hauptstroms zu detektieren, der zwischen der ersten Hauptanschlussklemme 24 und der zweiten Hauptanschlussklemme 26 in der Schalteinrichtung 20 fließt, welche die Steuerklemme 22, die erste Hauptanschlussklemme 24 und die zweite Hauptanschlussklemme 26 aufweist. Beispielsweise kann der Sensor 110 eine Rogowskii-Spule sein. Im Allgemeinen ist bei der Rogowskii-Spule eine Luftspule um einen Primärleiter angeordnet, so dass an beiden Enden der Spule eine Spannung induziert wird, die einem Primärstrom entspricht, der durch den Primärleiter fließt. Zu diesem Zeitpunkt ist die induzierte Spannung eine zeitliche Änderung des primären Stroms, d.h. eine Differenzialwellenform (di/dt). Solch eine Rogowskii-Spule wird bevorzugt, da sie keinen magnetischen Kern aufweist und frei von Wärmeerzeugung, Sättigung und Hysterese aufgrund magnetischer Verluste ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Sensor 110 beispielsweise eine Rogowskii-Spule sein, die um einen mit der zweiten Hauptanschlussklemme 26 verbundenen Leiter angeordnet ist, beispielsweise dem Zufluss der Schalteinrichtung 20. Der Sensor 110 ist konfiguriert, beispielsweise die an beiden Enden der Rogowskii-Spule induzierte Spannung zu detektieren, d.h. die zeitliche Änderung des zwischen der ersten Hauptanschlussklemme 24 und der zweiten Hauptanschlussklemme 26 der Schalteinrichtung 20 fließenden Hauptstroms, und dieselbe an die Integriereinheit 120 und die Polarität-Bestimmungseinheit 130 auszugeben.
Die Integriereinheit 120 ist mit einem Ausgang des Sensors 110 verbunden und konfiguriert, die Ausgabe des Sensors 110 zu integrieren. Die Integriereinheit 120 kann beispielsweise eine RC-Integratorschaltung sein. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Integriereinheit 120 kann einen beliebigen Aufbau aufweisen, bei dem die Ausgabe des Sensors 110 integriert werden kann, wie z.B. eine Integratorschaltung, die einen Operationsverstärker, einen digitalen Integrator und dergleichen verwendet. Die Integriereinheit 120 ist konfiguriert, einen integrierten Wert der Ausgabe des Sensors 110 an die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 auszugeben.
Die Polarität-Bestimmungseinheit 130 ist mit dem Ausgang des Sensors 110 verbunden und konfiguriert, eine Polarität der Ausgabe des Sensors 110 zu bestimmen. Wenn beispielsweise die zeitliche Änderung des Hauptstroms der Schalteinrichtung 20 größer als eine vorgegebene Referenz ist, d.h. wenn die Ausgangsspannung des Sensors 110 größer als eine Referenzspannung ist (z.B. 0 V), bestimmt die Polarität-Bestimmungseinheit 130 die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 als „positiv“. Wenn die zeitliche Änderung des Hauptstroms der Schalteinrichtung 20 kleiner als die vorgegebene Referenz ist, d.h. wenn die Ausgangsspannung des Sensors 110 kleiner als eine Referenzspannung ist, bestimmt die Polarität-Bestimmungseinheit 130 die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 als „negativ“. Die Polarität-Bestimmungseinheit 130 ist konfiguriert, ein Bestimmungsergebnis der Polarität, das durch Bestimmen der Polarität der Ausgabe des Sensors 110 erhalten wird, an die Rückstelleinheit 140 auszugeben.
Die Rückstelleinheit 140 ist konfiguriert, ein Rückstellsignal an die Integriereinheit 120 auszugeben und die Ausgabe der Integriereinheit 120 zurückzustellen. Wenn beispielsweise durch das Bestimmungsergebnis der Polarität-Ausgabe von der Polarität-Bestimmungseinheit 130 detektiert wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 von positiv zu negativ geändert hat, stellt die Rückstelleinheit 140 ein Rückstellsignal auf HIGH, um die Ausgabe der Integriereinheit 120 zurückzustellen. Als Ergebnis hiervon setzt die Integriereinheit 120 die Ausgabe auf null. Die Rückstelleinheit 140 ist auch konfiguriert, das Rückstellsignal zusätzlich zur Integriereinheit 120 an die Referenzausgabeeinheit 150 auszugeben. Man beachte, dass die Rückstelleinheit 140 das Rückstellsignal auch auf HIGH setzen kann, um die Ausgabe der Integriereinheit 120 zurückzusetzen, wenn sich die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 zwei- oder mehrmals von positiv auf negativ geändert hat, oder das Rückstellsignal auf HIGH setzen kann, um die Ausgabe der Integriereinheit 120 zurückzusetzen, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, seit sich die Polarität auf negativ geändert hat. Um die Ausgabe nach mehrmaligem Erkennen des Polaritätswechsels zurückzustellen, kann die Rückstelleinheit z.B. einen Komparator, eine Registerschaltung, einen Latch-Mechanismus und dergleichen aufweisen. Um die Ausgabe zurückzustellen, nachdem eine vorgegebene Zeit seit dem Erkennen des Polaritätswechsels verstrichen ist, kann die Rückstelleinheit z.B. auch eine Latch-Schaltung, eine Integratorschaltung, eine Latch-Rückstellschaltung und ähnliches aufweisen.
Die Referenzausgabeeinheit 150 ist konfiguriert, einen Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung an die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 auszugeben, der zum Bestimmen des Kurzschlusses der Schalteinrichtung 20 verwendet wird. Die Referenzausgabeeinheit 150 ist beispielsweise konfiguriert, einen ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung auszugeben, als Anfangswert des Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Referenzausgabeeinheit 150 konfiguriert, den ausgebenden Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung gemäß dem Bestimmungsergebnis der Polarität von der Polarität-Bestimmungseinheit 130 zu ändern. Beispielsweise in einem Fall, wo der erste Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung zum Bestimmen des Kurzschlusses der Schalteinrichtung 20 verwendet wird, wenn detektiert wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 von positiv zu negativ geändert hat, und das das Rückstellsignal auf HIGH gesetzt wird, ändert die Referenzausgabeeinheit 150 den auszugebenden Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung auf einen zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung, der sich vom ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung unterscheidet. Zu diesem Zeitpunkt kann der zweite Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung kleiner als der erste Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung sein. In einem Fall, in dem der zweite Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung verwendet wird, um den Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 zu bestimmen, wenn detektiert wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 von positiv auf negativ geändert hat und das Rückstellsignal auf HIGH gesetzt wird, ändert die Referenzausgabeeinheit 150 den auszugebenden Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung auf
einen dritten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung, der sich vom ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung und vom zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung unterscheidet. Zu diesem Zeitpunkt kann der dritte Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung kleiner als der erste Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung und der zweite Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung sein. Die Referenzausgabeeinheit 150 ist konfiguriert, den ausgebenden Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung zu initialisieren, wenn ein Steuersignal zum Ansteuern der Steuerklemme 22 ausgeschaltet wird. Das heißt, die Referenzausgabeeinheit 150 ist konfiguriert, den auszugebenden Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung zurück auf den ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung zu stellen, der ein Anfangswert ist. Dies wird später beschrieben.
Man beachte, dass oben ein Fall beispielhaft beschrieben wurde, bei dem die Referenzausgabeeinheit 150 die Änderung der Polarität der Ausgabe des Sensors 110 durch das Rückstellsignal detektiert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die Referenzausgabeeinheit 150 auch konfiguriert sein, die Änderung der Polarität der Ausgabe des Sensors 110 durch direktes Erfassen des Bestimmungsergebnisses der Polarität durch die Polarität-Bestimmungseinheit 130 zu detektieren.
Die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 ist konfiguriert, den Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 zu bestimmen. Die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 ist beispielsweise konfiguriert, den Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 zu bestimmen, auf Grundlage eines Vergleichsergebnis der Ausgabe der Integriereinheit 120 und dem von der Referenzausgabeeinheit 150 ausgegebenen Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung, d.h. dem Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung gemäß dem Bestimmungsergebnis der Polarität der Ausgabe des Sensors 110. Beispielsweise ist die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 in einem Ausgangszustand konfiguriert, den Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 unter Verwendung des ersten Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung zu bestimmen. In einem Fall, dass der Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 unter Verwendung des ersten Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung bestimmt wird, wenn detektiert wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 von positiv zu negativ geändert hat, bestimmt die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 den Kurzschluss der Schalteinrichtung 20, indem der zweite Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung verwendet wird, der sich von dem vor dem Detektieren verwendeten ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung unterscheidet. Außerdem, in einem Fall, dass der Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 unter Verwendung des zweiten Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung bestimmt wird, wenn detektiert wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 von positiv zu negativ geändert hat, bestimmt die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 den Kurzschluss der Schalteinrichtung 20, indem der dritte Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung verwendet wird, der sich vom ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung und dem zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung unterscheidet.
Die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 ist konfiguriert, ein Kurzschluss-Bestimmungssignal an die Steuerklemme-Treibereinheit 30 auszugeben. Wenn zu diesem Zeitpunkt detektiert wird, dass die Ausgabe der Integriereinheit 120 den Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung überschreitet, kann die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 bestimmen, dass die Schalteinrichtung 20 kurzgeschlossen ist, und das Kurzschluss-Bestimmungssignal auf HIGH setzen. Daraufhin schaltet die Steuerklemme-Treibereinheit 30 einen Kurzschlussstrom ab und unterdrückt gleichzeitig eine Überspannung. Die Steuerklemme-Treibereinheit 30 kann beispielsweise die Steuerklemmenspannung, z.B. die Gatter-Zufluss-Spannung Vgs der Schalteinrichtung 20, absenken und den Kurzschlussstrom abschalten. Zu diesem Zeitpunkt kann die Steuerklemme-Treibereinheit 30 die Steuerklemmenspannung der Schalteinrichtung 20 sanft absenken, um die Stoßspannung zu reduzieren, die beim Abschalten des Kurzschlussstroms an der Schalteinrichtung 20 anliegt, wodurch eine Beschädigung der Schalteinrichtung 20 verhindert wird.
Man beachte, dass zu diesem Zeitpunkt die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 das Kurzschluss-Bestimmungssignal halten kann, wenn der Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 detektiert wird. Das heißt, die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 kann das Kurzschluss-Bestimmungssignal in einem HIGH-Zustand halten, wenn der Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 detektiert wird. Auf diese Weise kann die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 verhindern, dass die Schalteinrichtung 20 einen Einschaltvorgang nochmals beginnt, bevor eine Ursache des Kurzschlusses behoben ist. Außerdem kann der durch den Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 verursachte Kurzschlussstrom einen Fehler in einer Last verursachen, die durch die Schalteinrichtung 20 gesteuert wird. Die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 kann jedoch verhindern, dass die Schalteinrichtung 20 den Einschaltvorgang wieder startet und der Kurzschlussstrom erneut durch die Last fließt, bevor die Sicherheit auf der Lastseite bestätigt ist.
Auf diese Weise verwendet die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beim Bestimmen des Kurzschlusses der Schalteinrichtung 20 auf Grundlage eines integrierten Werts der zeitlichen Änderung des Hauptstroms der Schalteinrichtung 20 den Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung entsprechend der Polarität der zeitlichen Änderung des Hauptstroms. Dies wird im Einzelnen unter Verwendung von Wellenformen beschrieben.
2 zeigt ein Beispiel verschiedener Signal-Wellenformen, wenn ein Kurzschluss während einer Einschaltperiode detektiert wird unter Verwendung der Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. In 2 sind die Wellenformen eines Eingangssignals des Gatters als Steuerklemme 22 der Schalteinrichtung 20, des Hauptstroms der Schalteinrichtung 20, der Ausgangsspannung des Sensors 110, des von der Polarität-Bestimmungseinheit 130 erhaltenen Bestimmungsergebnisses der Polarität, des von der Rückstelleinheit 140 ausgegebenen Rückstellsignals, der Ausgabe der Integriereinheit 120 und des von der Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 ausgegebenen Kurzschluss-Bestimmungssignals der Reihe nach von oben dargestellt.
Als Reaktion auf das Einschalten des Steuersignals schaltet die Steuerklemme-Treibereinheit 30 das Eingangssignal des Gatters als Steuerklemme 22 der Schalteinrichtung 20 zum Zeitpunkt t21 ein, wodurch die Steuerklemme 22 der Schalteinrichtung 20 angesteuert wird. Daraufhin beginnt die Steuerklemmenspannung, z.B. die Gatter-Zufluss-Spannung Vgs der Schalteinrichtung 20 zu steigen. Dann, wenn die Steuerklemmenspannung eine Gatter-Schwellenspannung überschreitet, beginnt die Schalteinrichtung 20 einzuschalten. 2 zeigt ein Beispiel der verschiedenen Wellenformen, wenn die Schalteinrichtung 20 aufgrund einer beliebigen Ursache während einer Einschaltperiode kurzgeschlossen wird, d.h. während eines Zeitraums, der vom Beginn des Einschaltens der Schalteinrichtung 20 bis zu einem Zeitpunkt reicht, zu dem ein Gleichgewichtszustand erreicht wird. Während dieser Einschaltperiode gibt die Referenzausgabeeinheit 150 den ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung, der ein Anfangswert ist, an die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 als den Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung aus. Dann bestimmt die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 den Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses der Ausgabe der Integriereinheit 120 und des ersten Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung.
Wenn die Schalteinrichtung 20 beginnt einzuschalten, beginnt der Hauptstrom durch die Schalteinrichtung 20 zu fließen. Da die Ausgangsspannung des Sensors 110 größer als 0 V als Referenzspannung wird, kann die Polarität-Bestimmungseinheit 130 auf diese Weise bestimmen, dass die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 „positiv“ ist.
Zum Zeitpunkt t22 wird angenommen, dass die zeitliche Änderung des Hauptstroms konstant wird. Daher wird die Ausgangsspannung des Sensors 110 zu diesem Zeitpunkt konstant. Die Ausgabe der Integriereinheit 120, die konfiguriert ist, die Ausgabe des Sensors 110 zu integrieren, wächst weiter an.
Wenn zum Zeitpunkt t23 detektiert wird, dass die Ausgabe der Integriereinheit 120 den ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung als Vergleichsergebnis der Ausgabe der Integriereinheit 120 und des ersten Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung überschreitet, bestimmt die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160, dass die Schalteinrichtung 20 kurzgeschlossen ist. Dann setzt die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 das Kurzschluss-Bestimmungssignal auf HIGH, was bedeutet, dass die Schalteinrichtung 20 kurzgeschlossen ist. Wie oben beschrieben kann zu diesem Zeitpunkt, wenn der Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 erkannt wird, die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 das Kurzschluss-Bestimmungssignal im HIGH-Zustand behalten und das Kurzschluss-Bestimmungssignal halten.
Auf diese Weise senkt die Steuerklemme-Treibereinheit 30 die Steuerklemmenspannung, z.B. die Gatter-Zufluss-Spannung Vgs der Schalteinrichtung 20 ab, wenn der Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 zum Zeitpunkt t23 erkannt wird und das Kurzschluss-Bestimmungssignal auf HIGH gesetzt wird, und schaltet den Kurzschlussstrom ab. Daraufhin beginnt die Ausgangsspannung des Sensors 110, der konfiguriert ist, die zeitliche Änderung des Hauptstroms zu detektieren, zu sinken, da der Anstieg des Hauptstroms der Schalteinrichtung 20 sanft wird.
Wenn zum Zeitpunkt t24 detektiert wird, dass die Ausgangsspannung des Sensors 110 kleiner als 0 V, also die Referenzspannung, wird, ändert die Polarität-Bestimmungseinheit 130 das Bestimmungsergebnis der Polarität von HIGH, was anzeigt, dass die Polarität „positiv“ ist, auf LOW, was anzeigt, dass die Polarität „negativ“ ist. Daraufhin setzt die Rückstelleinheit 140 das Rückstellsignal auf HIGH, um die Ausgabe der Integriereinheit 120 auf null zu setzen.
Auf diese Weise bestimmt die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel während der Einschaltperiode den Kurzschluss der Schalteinrichtung 20, indem sie den ersten Bestimmungsreferenzwert, der ein Anfangswert ist, als Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung verwendet.
3 zeigt ein Beispiel verschiedener Signal-Wellenformen, wenn ein Kurzschluss während einer Dauerstromdurchlaufzeitdetektiertwird unter Verwendung der Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
Im Zeitpunkt t31 beginnt die Schalteinrichtung 20 einzuschalten. Da ein Vorgang zum Zeitpunkt t31 mit dem Vorgang zum Zeitpunkt t21 der 2 identisch ist, wird auf dessen Beschreibung verzichtet. 3 zeigt ein Beispiel für die verschiedenen Signalverläufe, wenn die Schalteinrichtung 20 aufgrund einer beliebigen Ursache kurzgeschlossen wird, nachdem sie während der Einschaltperiode, d.h. während einer Dauerstromdurchlaufzeit, in der der Dauerstrom durch die Schalteinrichtung 20 fließt, in einen stationären Zustand ohne Kurzschluss übergegangen ist. Wenn der Einschaltvorgang normal ausgeführt wird und der Hauptstrom der Schalteinrichtung 20 einen bestimmten Stromwert erreicht, wird der Anstieg des Hauptstroms sanft, so dass die Ausgangsspannung des Sensors 110, der zum Detektieren der zeitlichen Änderung des Hauptstroms konfiguriert ist, zu sinken beginnt.
Wenn zum Zeitpunkt t32 detektiert wird, dass die Ausgangsspannung des Sensors 110 kleiner als 0 V, also die Referenzspannung, wird, ändert die Polarität-Bestimmungseinheit 130 das Bestimmungsergebnis der Polarität von HIGH auf LOW. Man beachte, dass bei normalem Betrieb ohne Kurzschluss während der Einschaltperiode die Ausgabe der Integrationseinheit 120 den ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung während eines Zeitraums von Zeitpunkt t31 bis Zeitpunkt t32 nicht überschreitet. Als Reaktion darauf setzt die Rückstelleinheit 140 das Rückstellsignal auf HIGH, um die Ausgabe der Integriereinheit 120 zurückzustellen.
Hier gibt die Rückstelleinheit 140 wie oben beschrieben das Rückstellsignal zusätzlich zur Integriereinheit 120 an die Referenzausgabeeinheit 150 aus. Daher detektiert die Referenzausgabeeinheit 150 zu diesem Zeitpunkt, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 von positiv zu negativ geändert hat. Dadurch ändert die Referenzausgabeeinheit 150 den auszugebenden Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung vom ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung, der ein Anfangswert ist, auf den zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung. Zu diesem Zeitpunkt kann der zweite Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung kleiner als der erste Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung sein.
Wenn zum Zeitpunkt t33 ein Einschwingverhalten konvergiert und der durch die Schalteinrichtung 20 fließende Hauptstrom als Dauerstrom stabil wird, wird die Ausgangsspannung des Sensors 110 0 V, was die Referenzspannung ist. Danach schaltet die Rückstelleinheit 140 das Rückstellsignal von HIGH zurück auf LOW, um den Rückstellvorgang der Integriereinheit 120 freizugeben.
Zum Zeitpunkt t34 wird die Ausgabe der Integriereinheit 120 stabil. Danach bleibt die Ausgabe der Integriereinheit 120 konstant ohne Änderung des Werts zum Zeitpunkt t34 solange sich der Hauptstrom der Schalteinrichtung 20 nicht ändert und als der Dauerstrom bleibt. Auf diese Weise vergleicht die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 während der Dauerstromdurchlaufzeit, in der der Gleichstrom durch die Schalteinrichtung 20 fließt, die Ausgabe der Integriereinheit 120 und den zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung, um den Kurzschluss während der Dauerstromdurchlaufzeit zu bestimmen. Das heißt, die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 bestimmt, ob die Ausgabe der Integriereinheit 120 den zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung überschreitet, in Bezug auf die Ausgabe der Integriereinheit 120 zum Zeitpunkt t34.
Zum Zeitpunkt t35, wenn die Schalteinrichtung 20 aufgrund einer beliebigen Ursache kurzgeschlossen wird, beginnt der Hauptstrom der Schalteinrichtung 20 vom Dauerstrom anzusteigen. Da die Ausgangsspannung des Sensors 110 größer als 0 V als Referenzspannung wird, kann die Polarität-Bestimmungseinheit 130 dadurch bestimmen, dass die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 „positiv“ ist.
Wenn zum Zeitpunkt t36 detektiert wird, dass die Ausgabe der Integriereinheit 120 den zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung als Vergleichsergebnis der Ausgabe der Integriereinheit 120 und des zweiten Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung überschreitet, bestimmt die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160, dass die Schalteinrichtung 20 kurzgeschlossen ist. Dann setzt die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 das Kurzschluss-Bestimmungssignal auf HIGH, was bedeutet, dass die Schalteinrichtung 20 kurzgeschlossen ist. Wie oben beschrieben kann zu diesem Zeitpunkt, wenn der Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 erkannt wird, die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 das Kurzschluss-Bestimmungssignal im HIGH-Zustand belassen und das Kurzschluss-Bestimmungssignal halten.
Auf diese Weise senkt die Steuerklemme-Treibereinheit 30 die Steuerklemmenspannung, z.B. die Gatter-Zufluss-Spannung Vgs der Schalteinrichtung 20 ab, wenn der Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 zum Zeitpunkt t36 erkannt wird und das Kurzschluss-Bestimmungssignal auf HIGH gesetzt wird, und schaltet den Kurzschlussstrom ab. Daraufhin beginnt die Ausgangsspannung des Sensors 110, der konfiguriert ist, die zeitliche Änderung des Hauptstroms zu detektieren, zu sinken, da der Anstieg des Hauptstroms der Schalteinrichtung 20 sanft wird. Dann, wenn detektiert wird, dass die Ausgangsspannung des Sensors 110 kleiner als 0 V, also die Referenzspannung, wird, ändert die Polarität-Bestimmungseinheit 130 das Bestimmungsergebnis der Polarität von HIGH auf LOW. Daraufhin setzt die Rückstelleinheit 140 das Rückstellsignal auf HIGH, um die Ausgabe der Integriereinheit 120 auf null zu setzen.
Zum Zeitpunkt t37 initialisiert die Referenzausgabeeinheit 150 den auszugebenden Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung in Reaktion auf das Ausschalten des Steuersignals. Das heißt, die Referenzausgabeeinheit 150 stellt den auszugebenden Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung vom zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung zurück auf den ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung, der ein Anfangswert ist.
Auf diese Weise detektiert die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den Kurzschluss während der Dauerstromdurchlaufzeit, d.h., dass der Kurzschlusszustand aufgetreten ist, nachdem der Einschaltvorgang normal ausgeführt wird und die Schalteinrichtung 20 in den Dauerzustand geschaltet ist, indem der zweite Bestimmungsreferenzwert verwendet wird, der sich von dem ersten Bestimmungsreferenzwert unterscheidet.
Man beachte, dass oben ein Fall beispielhaft beschrieben wurde, in dem der Hauptstrom konstant ist, ohne vom Dauerstrom im Zeitraum von Zeitpunkt t33 bis Zeitpunkt t35 abzuweichen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise wird angenommen, dass der Hauptstrom der Schalteinrichtung 20 vom Dauerstrom leicht ansteigt oder abfällt innerhalb eines Bereichs, in dem die Ausgabe der Integriereinheit 120 den zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung nach Zeitpunkt t34 nicht übersteigt. Zu diesem Zeitpunkt kann die Polarität-Bestimmungseinheit 130 detektieren, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 von positiv zu negativ geändert hat. In diesem Fall kann die Rückstelleinheit 140 das Rückstellsignal auf HIGH setzen, um die Ausgabe der Integriereinheit 120 in ähnlicher Weise wie im obigen Fall auf null zu setzen. Daraufhin kann die Referenzausgabeeinheit 150 den auszugebenden Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung vom zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung auf den dritten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung, der sich vom ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung und vom zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung unterscheidet, ändern. Zu diesem Zeitpunkt kann der dritte Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung kleiner als der erste Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung und der zweite Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung sein. Die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 kann den Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 unter Verwendung des dritten Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung bestimmen. Das heißt, beim Zurückstellen der Ausgabe der Integriereinheit 120 nach dem Zeitpunkt t34 kann die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 bestimmen, ob die Ausgabe der Integriereinheit 120 den dritten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung, der kleiner als der zweite Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung ist, überschreitet, und zwar in Bezug auf die Ausgabe der Integriereinheit 120 zu einem Zeitpunkt, zu dem die Ausgabe der Integriereinheit 120 nach dem Zurückstellen stabil wird. Auf diese Weise kann die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160, wenn die Ausgabe der Integriereinheit 120 während der Dauerstromdurchlaufzeit zurückgesetzt wird, den Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung weiter reduzieren, um den Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 zu bestimmen, wobei der Anstieg des zu integrierenden Hauptstroms berücksichtigt wird. Somit ist es möglich, den Kurzschluss durch Verwenden vierter oder mehr Referenzwerte der Kurzschluss-Bestimmung zu bestimmen, gemäß der Anzahl der Male des Rückstellens. Für jeden der Referenzwerte der Kurzschluss-Bestimmung wird ein vorgegebener Wert verwendet, oder jeder der Referenzwerte der Kurzschluss-Bestimmung wird auf Grundlage des Stroms oder der Spannung der Schalteinrichtung, einer parasitären Induktivität eines Hauptstromkreises und dergleichen bestimmt. Der Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung, der sich vom Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung vor dem Rückstellen unterscheidet, kann auch aus der Vielzahl der Referenzwerte der Kurzschluss-Bestimmung ausgewählt werden, unabhängig von der Anzahl der Male des Zurückstellens. Darüber hinaus kann, bis das Steuersignal ausgeschaltet wird, jedes Mal, wenn erkannt wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 von positiv zu negativ geändert hat, der Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 unter Verwendung des Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung, der sich von den vorherigen Referenzwerten der Kurzschluss-Bestimmung unterscheidet, bestimmt werden.
Wie oben beschrieben, verwendet die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beim Bestimmen des Kurzschlusses der Schalteinrichtung 20 auf Grundlage des integrierten Werts der zeitlichen Änderung des Hauptstroms den Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung entsprechend der Polarität der zeitlichen Änderung des Hauptstroms. Auf diese Weise ist es gemäß der Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels möglich, den Kurzschluss der Schalteinrichtung 20 entsprechend den Betriebssituationen angemessener zu bestimmen als in einem Fall, in dem der Kurzschluss anhand eines Referenzwerts bestimmt wird. Insbesondere verwendet die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Ausgangszustand als Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung den ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung, der ein Anfangswert ist, und als Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung den zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung, der kleiner als der erste Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung ist, wenn detektiert wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 von positiv zu negativ geändert hat. Das heißt, die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt den Kurzschluss während der Einschaltperiode unter Verwendung des ersten Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung und bestimmt den Kurzschluss während der Dauerstromdurchlaufzeit unter Verwendung des zweiten Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung, der kleiner als der erste Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung ist. Auf diese Weise ist es gemäß der Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels möglich, sowohl den Kurzschluss während der Einschaltperiode als auch den Kurzschluss während der Dauerstromdurchlaufzeit sofort zu erkennen.
4 zeigt ein Beispiel eines Blockschaltbilds der Schaltervorrichtung 10, die die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß einer abgewandelten Ausführungsform des vorliegenden Ausführungsbeispiels aufweist. In 4 sind die Elemente, die die gleichen Funktionen und Konfigurationen wie in 1 haben, mit denselben Bezugszeichen versehen, und auf eine sich überschneidende Beschreibung wird bis auf Unterschiede verzichtet. Die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel bestimmt den Kurzschluss entsprechend den Situationen durch Ändern des Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung entsprechend dem Bestimmungsergebnis der Polarität. Die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden abgewandelten Ausführungsbeispiel bestimmt jedoch den Kurzschluss entsprechend den Situationen durch selektives Schalten einer Vielzahl von Integratoren, die jeweils zu unterschiedlichen Referenzwerten der Kurzschluss-Bestimmung gehören, entsprechend dem Bestimmungsergebnis der Polarität.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Integriereinheit 120 eine Vielzahl von Integratoren 420 auf, die jeweils konfiguriert sind, die Ausgabe des Sensors 110 zu integrieren. 4 zeigt einen Fall, in dem die Integriereinheit 120 beispielsweise einen ersten Integrator 420a und einen zweiten Integrator 420b (gemeinsam als „Integratoren 420“ bezeichnet) aufweist. Im vorliegenden abgewandelten Ausführungsbeispiel weist die Rückstelleinheit 140 eine Vielzahl von Rückstellschaltungen 420 auf, die der Vielzahl von Integratoren 420 entspricht. 4 zeigt einen Fall, in dem die Rückstelleinheit 140 beispielsweise eine erste Rückstellschaltung 440a und eine zweite Rückstellschaltung 440b (gemeinsam als „Rückstellschaltungen 440“ bezeichnet) aufweist. Man beachte, dass oben ein Fall beispielhaft dargestellt ist, in dem die zwei Integratoren 420 und die zwei Rückstellschaltungen 440 jeweils angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die Anzahl der Integratoren 420 und der Rückstellschaltungen 440 drei oder mehr betragen. Außerdem ist oben als Beispiel der Fall dargestellt, in dem eine Vielzahl von Rückstellschaltungen 440 vorgesehen ist, die jeweils jedem der Vielzahl von Integratoren 420 entsprechen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Während die Integriereinheit 120 eine Vielzahl von Integratoren 420 aufweisen kann, kann die Rückstelleinheit 120 nur eine Rückstellschaltung 440 aufweisen. Das heißt, die Vielzahl von Integratoren 420 kann sich eine Rückstellschaltung 440 teilen.
Im vorliegenden modifizierten Ausführungsbeispiel ist die Referenzausgabeeinheit 150 konfiguriert, die mehreren voneinander verschiedenen Referenzwerte der Kurzschluss-Bestimmung, die jeweils jedem der mehreren Integratoren 420 entsprechen, an die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 auszugeben. Beispielsweise kann die Referenzausgabeeinheit 150 gemäß dem vorliegenden abgewandelten Ausführungsbeispiel konfiguriert sein, den ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung als den Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung, der dem ersten Integrator 420a entspricht, auszugeben. Die Referenzausgabeeinheit 150 des vorliegenden abgewandelten Ausführungsbeispiels kann auch konfiguriert sein, den zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung als den Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung, der dem zweiten Integrator 420b entspricht, auszugeben. Das heißt, im vorliegenden abgewandelten Ausführungsbeispiel kann die Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 konfiguriert sein, eine Ausgabe des ersten Integrators 420a und den ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung zu vergleichen und eine Ausgabe des zweiten Integrators 420b und den zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung zu vergleichen.
Außerdem umfasst die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 im vorliegenden abgewandelten Ausführungsbeispiel ferner eine Auswahleinheit 460, die konfiguriert ist, auszuwählen, welcher der Vielzahl von Integratoren 420 zum Integrieren der Ausgabe des Sensors 110 verwendet werden soll, entsprechend dem Bestimmungsergebnis der Polarität der Ausgabe des Sensors 110. Beispielsweise kann die Auswahleinheit 460 im Ausgangszustand konfiguriert sein, den ersten Integrator 420a als den Integrator 420 auszuwählen, der für das Integrieren der Ausgabe des Sensors 110 verwendet wird, und den Ausgang des Sensors 110 mit dem ersten Integrator 420a zu verbinden. Die Auswahleinheit 460 kann auch konfiguriert sein, den Ausgang der Polarität-Bestimmungseinheit 130 mit der ersten Rückstellschaltung 440a zu verbinden. Man beachte, dass, wenn erkannt wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 von positiv zu negativ geändert hat und die Einschaltperiode in die Dauerstromdurchlaufzeit verschoben ist, die Auswahleinheit 460 den zweiten Integrator 420b als den Integrator 420 auswählen kann, der für das Integrieren der Ausgabe des Sensors 110 verwendet wird, und die Ausgabe des Sensors 110 mit dem zweiten Integrator 420b verbinden kann. Die Auswahleinheit 460 kann auch konfiguriert sein, den Ausgang der Polarität-Bestimmungseinheit 130 mit der zweiten Rückstellschaltung 440b zu verbinden. Die Auswahleinheit 460 kann auch konfiguriert sein, ein Ergebnis der Auswahl zu initialisieren, wenn das Steuersignal zum Ansteuern der Steuerklemme ausgeschaltet wird. Das heißt, die Auswahleinheit 460 kann konfiguriert sein, in Reaktion auf das Ausschalten des Steuersignals, den Ausgang des Sensors 110 mit dem ersten Integrator 420a zu verbinden und den Ausgang der Polarität-Bestimmungseinheit 130 wieder mit der ersten Rückstellschaltung 440a zu verbinden.
5 zeigt ein Beispiel verschiedener Signal-Wellenformen, wenn ein Kurzschluss während der Einschaltperiode detektiert wird unter Verwendung der Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 der abgewandelten Ausführungsform gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. In 5 sind die Wellenformen eines Eingangssignals des Gatters als Steuerklemme 22 der Schalteinrichtung 20, des Hauptstroms der Schalteinrichtung 20, der Ausgangsspannung des Sensors 110, des Bestimmungsergebnisses der Polarität von der Polarität-Bestimmungseinheit 130, eines ersten von der ersten Rückstellschaltung 440a ausgegebenen Rückstellsignals, einer Ausgabe des ersten Integrators 420a, eines zweiten von der zweiten Rückstellschaltung 440b ausgegebenen Rückstellsignals, einer Ausgabe des zweiten Integrators 420b und des von der Kurzschluss-Bestimmungseinheit 160 ausgegebenen Kurzschluss-Bestimmungssignals der Reihe nach von oben dargestellt.
Im vorliegenden abgewandelten Ausführungsbeispiel ist der Betrieb während der Einschaltperiode ähnlich dem Betrieb im obigen Ausführungsbeispiel, und der erste Integrator 420a und die erste Rückstellschaltung 440a führen jeweils die Steuerung ähnlich wie die Integriereinheit 120 und die Rückstelleinheit im obigen Ausführungsbeispiel aus. Man beachte, dass zu diesem Zeitpunkt der zweite Integrator 420a und die zweite Rückstellschaltung 440b sind besonders an der Steuerung beteiligt sind.
6 zeigt ein Beispiel verschiedener Signal-Wellenformen, wenn ein Kurzschluss während der Dauerstromdurchlaufzeit detektiert wird unter Verwendung der Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 der abgewandelten Ausführungsform gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Im vorliegenden abgewandelten Ausführungsbeispiel sind der erste Integrator 420a und die erste Rückstellschaltung 440a während der Einschaltperiode verantwortlich für die integrierte Steuerung der Ausgabe des Sensors 110. Andererseits schaltet die Auswahleinheit 460 zum Zeitpunkt t62, wenn erkannt wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors 110 von positiv zu negativ geändert hat und die Einschaltperiode in die Dauerstromdurchlaufzeit verschoben wird, den Anfangszustand, in dem der erste Integrator 420a und die zweite Rückstellschaltung 440a für die integrierte Steuerung verantwortlich sind, in einen Zustand um, in dem der zweite Integrator 420b und die zweite Rückstellschaltung 440b für die integrierte Steuerung verantwortlich sind. Das heißt, im vorliegenden abgewandelten Ausführungsbeispiel wird der Kurzschluss zum Zeitpunkt t66 auf Grundlage der Ausgabe des zweiten Integrators 420 detektiert.
Auf diese Weise schaltet die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden abgewandelten Ausführungsbeispiel selektiv die Vielzahl von Integratoren 420, die jeweils zu unterschiedlichen Referenzwerten der Kurzschluss-Bestimmung gehören, entsprechend dem Bestimmungsergebnis der Polarität. Dadurch kann die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden abgewandelten Ausführungsbeispiel den Kurzschluss entsprechend den Situationen durch Schalten der Integratoren 420 bestimmen, ohne den Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung während dem Steuern zu ändern. Da die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden abgewandelten Ausführungsbeispiel die Vielzahl von Integratoren 420 verwendet, ist es möglich, den Vorgang mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen, indem der Einfluss der Zeit auf die Rückstellvorgänge der Integratoren 420 beseitigt wird.
Man beachte, dass oben beispielhaft der Fall dargestellt ist, dass für jeden der Vielzahl von Integratoren 420 jeweils die Vielzahl unterschiedlicher Referenzwerte der Kurzschluss-Bestimmung eingestellt ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung 100 gemäß dem vorliegenden abgewandelten Ausführungsbeispiel kann sich eine Kurzschluss-Bestimmungsreferenz für die Vielzahl von Integratoren 420 teilen und Zeitkonstanten der Integratoren 420 auf verschiedene Werte einstellen, wodurch die ähnlichen Wirkungen erzielt werden.
Während die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist der technische Umfang der Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass zu den oben beschriebenen Ausführungsformen verschiedene Änderungen und Verbesserungen hinzugefügt werden können. Aus dem Schutzbereich der Ansprüche ergibt sich auch, dass die mit solchen Änderungen oder Verbesserungen hinzugefügten Ausführungsformen in den technischen Umfang der Erfindung einbezogen werden können.
Die Vorgänge, Prozeduren, Schritte und Stufen jedes Prozesses, die von einer Vorrichtung, einem System, einem Programm und einem Verfahren durchgeführt werden, die in den Ansprüchen, Ausführungsbeispielen oder Zeichnungen dargestellt sind, können in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden, solange die Reihenfolge nicht durch „vorher“, „vor“ oder ähnlichen Begriffen angegeben ist und solange die Ausgabe eines vorhergehenden Prozesses nicht in einem späteren Prozess verwendet wird. Selbst wenn der Prozessablauf in den Ansprüchen, Ausführungsbeispielen oder Figuren durch Begriffe wie „erste“ oder „nächste“ beschrieben wird, bedeutet dies nicht unbedingt, dass der Prozess in dieser Reihenfolge durchgeführt werden muss.
Bezugszeichenliste

10: Schaltervorrichtung
20: Schalteinrichtung
22: Steuerklemme
24: erste Hauptanschlussklemme
26: zweite Hauptanschlussklemme
30: Steuerklemme-Treibereinheit
100: Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung
110: Sensor
120: Integriereinheit
130: Polarität-Bestimmungseinheit
140: Rückstelleinheit
150: Referenzausgabeeinheit
160: Kurzschluss-Bestimmungseinheit,
420: Integrator
440: Rückstellschaltung
460: Auswahleinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001169533 [0003]

Claims

Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung, umfassend: einen Sensor, der konfiguriert ist, eine zeitliche Änderung eines Hauptstroms zu detektieren, der durch eine erste Hauptanschlussklemme und eine zweite Hauptanschlussklemme einer Schalteinrichtung mit einer Steuerklemme, der ersten Hauptanschlussklemme und der zweiten Hauptanschlussklemme fließt; eine Integriereinheit, die konfiguriert ist, eine Ausgabe des Sensors zu integrieren; eine Polarität-Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist, eine Polarität der Ausgabe des Sensors zu bestimmen; und eine Kurzschluss-Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist, einen Kurzschluss der Schalteinrichtung auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses einer Ausgabe der Integriereinheit und eines Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung gemäß einem Bestimmungsergebnis der Polarität zu bestimmen.
Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Referenzausgabeeinheit, die konfiguriert ist, den Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung an die Kurzschluss-Bestimmungseinheit auszugeben.
Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Referenzausgabeeinheit konfiguriert ist, den ausgebenden Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung gemäß dem Bestimmungsergebnis der Polarität zu ändern.
Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Referenzausgabeeinheit konfiguriert ist, den ausgebenden Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung zu initialisieren, wenn ein Steuersignal zum Ansteuern der Steuerklemme ausgeschaltet wird.
Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Integriereinheit eine Vielzahl von Integratoren aufweist, die jeweils konfiguriert sind, die Ausgabe des Sensors zu integrieren, und die Referenzausgabeeinheit konfiguriert ist, eine Vielzahl von Referenzwerten der Kurzschluss-Bestimmung auszugeben, von denen jeder mit dem Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung identisch ist, die voneinander verschieden sind, entsprechend jedem der Vielzahl von Integratoren, die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung ferner eine Auswahleinheit aufweist, die konfiguriert ist, auszuwählen, welcher der Vielzahl von Integratoren zum Integrieren der Ausgabe des Sensors verwendet werden soll, entsprechend dem Bestimmungsergebnis der Polarität.
Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Auswahleinheit konfiguriert ist, ein Ergebnis der Auswahl zu initialisieren, wenn ein Steuersignal zum Ansteuern der Steuerklemme ausgeschaltet wird.
Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend eine Rückstelleinheit, die konfiguriert ist, die Ausgabe der Integriereinheit zurückzustellen, wenn detektiert wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors von positiv zu negativ geändert hat.
Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei wenn detektiert wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors von positiv zu negativ geändert hat, die Kurzschluss-Bestimmungseinheit konfiguriert ist, einen Kurzschluss der Schalteinrichtung zu bestimmen, indem ein zweiter Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung verwendet wird, der sich von einem vor dem Detektieren verwendeten ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung unterscheidet.
Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der zweite Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung kleiner als der erste Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung ist.
Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei in einem Fall des Bestimmens des Kurzschluss der Schalteinrichtung unter Verwendung des zweiten Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung, wenn detektiert wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors von positiv zu negativ geändert hat, die Kurzschluss-Bestimmungseinheit konfiguriert ist, den Kurzschluss der Schalteinrichtung zu bestimmen, indem ein dritter Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung verwendet wird, der sich vom ersten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung und dem zweiten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung unterscheidet.
Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der dritte Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung kleiner als der zweite Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung ist.
Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei jedes Mal, wenn detektiert wird, dass sich die Polarität der Ausgabe des Sensors von positiv zu negativ geändert hat, die Kurzschluss-Bestimmungseinheit konfiguriert ist, den Kurzschluss der Schalteinrichtung zu bestimmen, indem ein neuer Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung verwendet wird, der sich von dem vor dem Detektieren verwendeten Referenzwert der Kurzschluss-Bestimmung unterscheidet.
Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Kurzschluss-Bestimmungseinheit konfiguriert ist, ein Kurzschluss-Bestimmungssignal zu halten, wenn der Kurzschluss der Schalteinrichtung detektiert wird.
Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Sensor eine Rogowskii-Spule ist.
Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Schalteinrichtung eine Halbleitervorrichtung mit breiter Bandlücke ist, dessen Hauptmaterial zumindest eines von Siliziumkarbid, Galliumnitrid, Galliumoxid und Diamant ist.
Schaltervorrichtung, umfassend: die Schalteinrichtung; eine Steuerklemme-Treibereinheit, die konfiguriert ist, die Steuerklemme der Schalteinrichtung anzusteuern; und die Kurzschluss-Bestimmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
Kurzschluss-Bestimmungsverfahren, umfassend: Detektieren, durch einen Sensor, einer zeitlichen Änderung eines Hauptstroms, der durch eine erste Hauptanschlussklemme und eine zweite Hauptanschlussklemme einer Schalteinrichtung mit einer Steuerklemme, der ersten Hauptanschlussklemme und der zweiten Hauptanschlussklemme fließt; Integrieren einer Ausgabe des Sensors; Bestimmen einer Polarität der Ausgabe des Sensors; und Bestimmens eines Kurzschlusses der Schalteinrichtung auf Grundlage eines Vergleichsergebnisses eines integrierten Werts der Ausgabe des Sensors und eines Referenzwerts der Kurzschluss-Bestimmung gemäß einem Bestimmungsergebnis der Polarität.