DE102021203855A1 - Driving method for power semiconductors of an inverter, circuit arrangement and electric drive - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Ansteuerverfahren für Leistungshalbleiter eines Inverters, umfassend mindestens zwei zueinander parallel geschaltete Leistungshalbleiter, wobei der erste Leistungshalbleiter als unipolares Halbleiterbauelement gebildet ist, und der zweite Leistungshalbleiter als bipolares Halbleiterbauelement gebildet ist. Kennzeichnend ist, dass nach einem Abschaltbefehl des bipolaren Halbleiterbauelements ein weiterer Einschaltbefehl bzw. Einschaltpuls einer vorgegebenen Dauer (Breite) an das bipolare Halbleiterbauelement gelegt wird, um die in der Driftzone verbleibenden Löcher zu eliminieren.A control method for power semiconductors of an inverter is proposed, comprising at least two power semiconductors connected in parallel with one another, the first power semiconductor being formed as a unipolar semiconductor component and the second power semiconductor being formed as a bipolar semiconductor component. It is characteristic that after a switch-off command for the bipolar semiconductor component, a further switch-on command or switch-on pulse of a predetermined duration (width) is applied to the bipolar semiconductor component in order to eliminate the holes remaining in the drift zone.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Invertertechnologie für Anwendungen in der Elektromobilität.The present invention relates to the field of inverter technology for electromobility applications.

Die Verwendung von Elektronikmodulen, etwa Leistungselektronikmodulen mit Invertern, bei Kraftfahrzeugen hat in den vergangenen Jahrzehnten stark zugenommen. Dies ist einerseits auf die Notwendigkeit, die Kraftstoffeinsparung und die Fahrzeugleistung zu verbessern, und andererseits auf die Fortschritte in der Halbleitertechnologie zurückzuführen. Ein prominentes Beispiel für solche Elektronikmodule stellen DC/AC-Wechselrichter (Inverter) dar, die dazu dienen, elektrische Maschinen wie Elektromotoren oder Generatoren mit einem mehrphasigen Wechselstrom zu bestromen. Dabei wird ein aus einem mittels einer DC-Energiequelle, etwa einer Batterie, erzeugter Gleichstrom in einen mehrphasigen Wechselstrom umgewandelt. Zu diesem Zweck umfassen die Elektronikmodule eine Vielzahl von Elektronikbauteilen, mit denen Brückenschaltungen (etwa Halbbrücken) realisiert werden, beispielsweise Halbleiterleistungsschalter, die auch als Leistungshalbleiter bezeichnet werden.The use of electronic modules, such as power electronic modules with inverters, in motor vehicles has increased significantly in recent decades. This is due on the one hand to the need to improve fuel economy and vehicle performance and on the other hand to advances in semiconductor technology. A prominent example of such electronic modules are DC/AC inverters, which are used to power electrical machines such as electric motors or generators with a multi-phase alternating current. In this case, a direct current generated from a DC energy source such as a battery is converted into a multi-phase alternating current. For this purpose, the electronic modules include a large number of electronic components with which bridge circuits (such as half bridges) are implemented, for example semiconductor power switches, which are also referred to as power semiconductors.

Eine gängige Methode zur Leistungssteigerung von Invertern ist die Parallelschaltung von Leistungshalbleitern. Auch gibt es mehrere speziell zugeschnittene Halbleiteranordnungen für Inverter zur Verbesserung der Effizienz. Mit der breiten Verfügbarkeit von Siliziumkarbid-MOSFETs (SiC-MOSFET) bestehen die Halbleiter heutiger Hocheffizienz-Inverter rein aus Siliziumkarbid. In früheren Invertern kamen SiC-Schottky Dioden in Kombination mit Silizium-IGBTs zum Einsatz, um die Sperrverzugsladung zu reduzieren, wie z.B. aus der DE19638620A1 oder der GB2270797 bekannt.A common method for increasing the performance of inverters is the parallel connection of power semiconductors. Also, there are several specially tailored semiconductor devices for inverters to improve efficiency. With the widespread availability of silicon carbide MOSFETs (SiC MOSFETs), the semiconductors of today's high-efficiency inverters are made entirely of silicon carbide. In earlier inverters, SiC Schottky diodes were used in combination with silicon IGBTs to reduce reverse charge, such as from the DE19638620A1 or the GB2270797 known.

Die Einsparung von SiC-Fläche auf dem Chip ist aus diversen Gründen notwendig, unter anderem aus Gründen des Platzbedarfs, aber auch der Kosten. Beispielsweise benötigen Inverter aus Silizium-IGBT und SiC-Schottky Diode weniger SiC-Fläche als reine SiC-MOSFET Inverter. Eine Parallelschaltung aus IGBT mit antiparalleler Diode und einem SiC-MOSFET verspricht eine hohe Effizienz im WLTP-Zyklus bei geringem Preis. Der WLPT Zyklus (aus dem Englischen Worldwide Light-Duty Vehicles Test Procedure, Deutsch: weltweit harmonisierter Zyklus für leichte Fahrzeuge) ist ein Verfahren, in dem im Wesentlichen der Schadstoffausstoß und der Energiebedarf von Fahrzeugen in einem vorgeschriebenen Verfahren ermittelt wird.Saving SiC area on the chip is necessary for a variety of reasons, including reasons of space requirements, but also reasons of cost. For example, inverters made from silicon IGBT and SiC Schottky diodes require less SiC area than pure SiC MOSFET inverters. A parallel connection of IGBT with anti-parallel diode and a SiC MOSFET promises high efficiency in the WLTP cycle at a low price. The WLPT cycle (from the English Worldwide Light-Duty Vehicles Test Procedure, German: worldwide harmonized cycle for light vehicles) is a procedure in which the pollutant emissions and the energy requirements of vehicles are determined in a prescribed procedure.

Allerdings stellt der bipolare Ladungsträgertransport im IGBT ein generelles Problem des Bauteils dar. Während in einem MOSFET in Vorwärtsrichtung nur Elektronen am Stromtransport beteiligt sind, sorgen im IGBT auch Löcher für den Stromtransport. Beim Ausschalten des IGBT verbleibt der sogenannte Tailstrom, welcher unerwünscht ist, da er bei bereits aufgenommener Sperrspannung abgebaut wird und hohe Schaltverluste bedingt.However, the bipolar charge carrier transport in the IGBT represents a general problem of the component. While in a MOSFET only electrons are involved in the current transport in the forward direction, in the IGBT holes are also responsible for the current transport. When the IGBT is switched off, the so-called tail current remains, which is undesirable because it is reduced when the blocking voltage has already been absorbed and causes high switching losses.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bereitzustellen, welches diesen Nachteil überwindet.The invention is therefore based on the object of providing a method which overcomes this disadvantage.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims.

Vorgeschlagen wird ein Ansteuerverfahren für Leistungshalbleiter eines Inverters, umfassend mindestens zwei zueinander parallel geschaltete Leistungshalbleiter, wobei der erste Leistungshalbleiter als unipolares Halbleiterbauelement gebildet ist, und der zweite Leistungshalbleiter als bipolares Halbleiterbauelement gebildet ist. Kennzeichnend ist, dass nach einem Abschaltbefehl des bipolaren Halbleiterbauelements ein weiterer Einschaltbefehl bzw. Einschaltpuls einer vorgegebenen Dauer (Breite) an das bipolare Halbleiterbauelement gelegt wird, um die in der Driftzone verbleibenden Löcher zu eliminieren.A control method for power semiconductors of an inverter is proposed, comprising at least two power semiconductors connected in parallel with one another, the first power semiconductor being formed as a unipolar semiconductor component and the second power semiconductor being formed as a bipolar semiconductor component. It is characteristic that after a switch-off command for the bipolar semiconductor component, a further switch-on command or switch-on pulse of a predetermined duration (width) is applied to the bipolar semiconductor component in order to eliminate the holes remaining in the drift zone.

In einer Ausführung wird der Einschaltbefehl zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Abschaltbefehl des bipolaren Halbleiterbauelements angelegt. Somit können die zusätzlichen Elektronen zur Stabilisierung des dynamischen Avalanche im Bauteil verwendet werden.In one embodiment, the turn-on command is applied at a predetermined point in time after the turn-off command of the bipolar semiconductor component. The additional electrons can thus be used to stabilize the dynamic avalanche in the component.

In einer Ausführung ist das unipolare Halbleiterbauelement ein MOSFET, und das bipolare Halbleiterbauelement ist ein IGBT. In einer Ausführung wird der Einschaltbefehl bzw. Einschaltpuls derart gewählt, dass im bipolaren Halbleiterbauelement eine Erhöhung der Anzahl der Elektronen im Driftgebiet erfolgt. Es werden also nur so viele Elektronen emittiert, dass diese ungefähr die Anzahl der Löcher erreichen.In one implementation, the unipolar semiconductor device is a MOSFET and the bipolar semiconductor device is an IGBT. In one embodiment, the switch-on command or switch-on pulse is selected in such a way that the number of electrons in the drift region increases in the bipolar semiconductor component. So only so many electrons are emitted that they roughly reach the number of holes.

Um die Anzahl der erzeugten Elektronen zu steuern, wird der Einschaltbefehl bzw. Einschaltpuls in seiner Breite gesteuert. Dies kann in einer Ausführung in Abhängigkeit des Vorwärtsstroms und der Temperatur erfolgen.In order to control the number of electrons generated, the switch-on command or switch-on pulse is controlled in terms of its width. In one embodiment, this can take place as a function of the forward current and the temperature.

Ferner wird eine Verwendung des Ansteuerverfahrens in einer Schaltungsanordnung vorgeschlagen, die Teil eines Inverters eines Elektronikmoduls zur Ansteuerung des Elektroantriebs eines mit einem elektrischen Antrieb ausgestatteten Fahrzeugs ist, und mindestens zwei zueinander parallel geschaltete Leistungshalbleiter aufweist, wobei der erste Leistungshalbleiter als unipolares Halbleiterbauelement gebildet ist, und der zweite Leistungshalbleiter als bipolares Halbleiterbauelement gebildet ist.The use of the control method in a circuit arrangement is also proposed, which is part of an inverter of an electronic module for controlling the electric drive of a vehicle equipped with an electric drive, and has at least two power semiconductors connected in parallel with one another, the first power semiconductor being a unipolar semiconductor component is formed, and the second power semiconductor is formed as a bipolar semiconductor component.

Ferner wird eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, die Teil eines Inverters eines Elektronikmoduls zur Ansteuerung des Elektroantriebs eines mit einem elektrischen Antrieb ausgestatteten Fahrzeugs ist, und mindestens zwei zueinander parallel geschaltete Leistungshalbleiter aufweist, wobei der erste Leistungshalbleiter als unipolares Halbleiterbauelement gebildet ist, und der zweite Leistungshalbleiter als bipolares Halbleiterbauelement gebildet ist, und wobei die Schaltungsanordnung durch das vorgeschlagene Ansteuerverfahren angesteuert wird. In einer Ausführung ist das unipolare Halbleiterbauelement ein MOSFET, und das bipolare Halbleiterbauelement ein IGBT.Furthermore, a circuit arrangement is proposed, which is part of an inverter of an electronic module for controlling the electric drive of a vehicle equipped with an electric drive, and has at least two power semiconductors connected in parallel with one another, the first power semiconductor being formed as a unipolar semiconductor component and the second power semiconductor as a bipolar one Semiconductor component is formed, and wherein the circuit arrangement is driven by the proposed driving method. In one embodiment, the unipolar semiconductor component is a MOSFET and the bipolar semiconductor component is an IGBT.

Ferner wird ein Elektroantrieb eines Fahrzeugs vorgeschlagen, aufweisend ein Elektronikmodul zur Ansteuerung des Elektroantriebs, das einen Inverter mit der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung aufweist. Ferner wird ein Fahrzeug mit dem Elektroantrieb vorgeschlagen.Furthermore, an electric drive of a vehicle is proposed, having an electronics module for controlling the electric drive, which has an inverter with the proposed circuit arrangement. Furthermore, a vehicle with the electric drive is proposed.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawing, which show details according to the invention, and from the claims. The individual features can each be implemented individually or together in any combination in a variant of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

  • 1 zeigt eine prinzipielle Ladungsträgerverteilung in einem IGBT zu einem Zeitpunkt to, nachdem dieser eingeschaltet wurde.
  • 2 zeigt eine prinzipielle Ladungsträgerverteilung in einem IGBT zu einem Zeitpunkt to, nachdem dieser abgeschaltet wurde.
  • 3 zeigt eine prinzipielle Ladungsträgerverteilung in einem IGBT zu einem Zeitpunkt to, nachdem dieser abgeschaltet und nachdem ein zusätzlicher Einschaltpuls angelegt wurde, gemäß einer Ausführung der Erfindung.
Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the attached drawing.
  • 1 shows a basic charge carrier distribution in an IGBT at a time to after it was switched on.
  • 2 shows a basic charge carrier distribution in an IGBT at a point in time to after it has been switched off.
  • 3 shows a basic charge carrier distribution in an IGBT at a point in time to after it has been switched off and after an additional switch-on pulse has been applied, according to an embodiment of the invention.

Wie bereits eingangs erwähnt, stellt der bipolare Ladungsträgertransport in bipolaren Halbleiterbauelementen 1 wie einem IGBT ein generelles Problem des Bauteils dar. Während in einem unipolaren Halbleiterbauelement wie einem MOSFET in Vorwärtsrichtung nur Elektronen am Stromtransport beteiligt sind, da das stark-dotierte p-Gebiet fehlt, sorgen im bipolaren Halbleiterbauelement 1 auch Löcher für den Stromtransport.As already mentioned, the bipolar charge carrier transport in bipolar semiconductor components 1 such as an IGBT represents a general problem of the component. While in a unipolar semiconductor component such as a MOSFET only electrons are involved in the current transport in the forward direction, since the heavily doped p-region is missing, holes also ensure current transport in the bipolar semiconductor component 1 .

1 zeigt die prinzipielle Ladungsträgerverteilung in einem als IGBT 1 gebildeten bipolaren Halbleiterbauelement im quasi gesättigten Zustand, nachdem dieser zum Zeitpunkt t=to eingeschaltet wurde. Links ist die Ladungsträgerverteilung gezeigt. Das Diagramm rechts zeigt, zu welchem Zeitpunkt t (X-Achse) eine Gatespannung U_GATE (Y-Achse) am Gate G anliegt. 1 shows the basic charge carrier distribution in a bipolar semiconductor component formed as an IGBT 1 in the quasi-saturated state after it was switched on at time t=to. The charge carrier distribution is shown on the left. The diagram on the right shows the point in time t (X axis) at which a gate voltage U_GATE (Y axis) is present at gate G.

Im Bild rechts ist gezeigt, dass der IGBT 1 eingeschaltet ist (positiver Anstieg der Linie), d.h. Gatespannung U_GATE am Gate G anliegt. Das Bild links davon ist eine schematische Darstellung, wie die Ladungsträgerverteilung zum Zeitpunkt t=to im IGBT 1 aussieht, also nachdem er vollständig eingeschaltet wurde. In der Driftzone 11 (n-dotiert im Vergleich zu den n+ und p+ dotierten Gebieten außerhalb) herrscht Ladungsträgerneutralität, d.h. dass für jedes Elektron (Minuszeichen im Kreis) auch ein Loch (Pluszeichen im Kreis) unter Vernachlässigung der Grunddotierung vorliegt. Die Löcher bewegen sich in Richtung des Emitters E, die Elektronen in Richtung des Kollektors K.The image on the right shows that IGBT 1 is switched on (the line rises positively), i.e. the gate voltage U_GATE is present at gate G. The picture on the left is a schematic representation of how the charge carrier distribution looks like in the IGBT 1 at time t=to, i.e. after it has been fully switched on. In the drift zone 11 (n-doped in comparison to the n+ and p+-doped regions outside) there is charge carrier neutrality, i.e. there is also a hole (plus sign in the circle) for each electron (minus sign in the circle), neglecting the basic doping. The holes move towards the emitter E, the electrons towards the collector K.

Wird der IGBT 1 ausgeschaltet, wie in 2, rechte Seite gezeigt ist, wird die Driftzone 11 mit der Zeit ladungsträgerfrei. Das Bild rechts zeigt den Zustand zum Zeitpunkt t=to im ausgeschalteten Zustand. Durch die dreifach höhere Ladungsträgerbeweglichkeit der Elektronen sind diese schneller ausgeräumt als die Löcher. Die Löcher befinden sich nach dem Abschalten noch innerhalb der Driftzone 11 und sorgen für den typischen Tailstrom des IGBT 1. Dieser ist unerwünscht, da er bei bereits aufgenommener Sperrspannung abgebaut wird und hohe Schaltverluste bedingt.If the IGBT 1 is switched off, as in 2 , right side is shown, the drift zone 11 becomes free of charge carriers over time. The picture on the right shows the state at time t=to in the switched-off state. Due to the three times higher charge carrier mobility of the electrons, they are cleared out faster than the holes. After switching off, the holes are still within the drift zone 11 and ensure the typical tail current of the IGBT 1. This is undesirable since it is reduced when the blocking voltage has already been absorbed and causes high switching losses.

Um diesen Tailstrom zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, nach dem Abschalten des IGBT 1 einen kurzen Einschaltpuls (schraffierte Fläche zwischen t1 und t2 in 3) anzulegen, um die Ladungsträger aktiv zu beeinflussen.In order to avoid this tail current, it is proposed according to the invention to apply a short switch-on pulse (shaded area between t 1 and t 2 in 3 ) in order to actively influence the charge carriers.

Der Einschaltpuls ist dabei so klein zu wählen, dass sich der IGBT nicht wieder einschaltet. Durch die dreifach höhere Elektronenbeweglichkeit kann somit eine gezielte Anreicherung des Driftgebiets 11 mit Elektronen erfolgen. Die erhöhte Anzahl an Elektronen führt zu einer verstärkten Rekombination im Driftgebiet 11 und dadurch zu einem geringeren Tailstrom, was wiederum die Schaltverluste verringert.The switch-on pulse should be chosen so small that the IGBT does not switch on again. Due to the three times higher electron mobility, a targeted enrichment of the drift region 11 with electrons can thus take place. The increased number of electrons leads to increased recombination in the drift region 11 and thereby to a lower tail current, which in turn reduces the switching losses.

Durch den parallelen MOSFET fließt weiterhin der Großteil des Stroms, wodurch es im IGBT 1 nicht zur Filamentierung kommt. Ein Filament ist die Auflösung der homogenen Stromführung im Bauteil. Dadurch wird punktuell eine hohe Verlustleistung eingeprägt, die das Bauteil zerstören kann.The majority of the current continues to flow through the parallel MOSFET, which means that filamentation does not occur in the IGBT 1. A filament is the resolution of the homogeneous current flow in the component. As a result, a high power loss is impressed selectively, which can destroy the component.

Wird das Verfahren während der Spannungsaufnahme, also zum Zeitpunkt des Abschaltens, verwendet, können die zusätzlichen Ladungsträger zur Stabilisierung des dynamischen Avalanche im bipolaren Halbleiterbauelement 1 verwendet werden. Wenn freie Ladungsträger so stark beschleunigt werden, dass es zur Lawinengeneration kommt, wird von einem dynamischen Avalanche gesprochen, wobei der Spannungsabfall über der Raumladungszone geringer sein kann als die statische Durchbruchspannung.If the method is used while the voltage is being picked up, that is to say at the time of switching off, the additional charge carriers can be used to stabilize the dynamic avalanche in the bipolar semiconductor component 1 . If free charge carriers are accelerated so much that avalanche generation occurs, this is referred to as a dynamic avalanche, in which case the voltage drop across the space charge zone can be lower than the static breakdown voltage.

Die Beeinflussung durch den Einschaltpuls kann für alle Arten und Kombinationen von bipolaren und unipolaren Bauteilen angewendet werden. Das parallel geschaltete unipolare Halbleiterbauelement, welches in der Regel ein MOSFET ist, darf während des hier beschriebenen Einschaltpulses in seiner Breite und seinem Abstand zum eigentlichen Ausschaltbefehl bzw. Ausschaltpuls variiert werden.The influence of the turn-on pulse can be applied to all types and combinations of bipolar and unipolar components. The parallel-connected unipolar semiconductor component, which is usually a MOSFET, may be varied during the switch-on pulse described here in terms of its width and its distance from the actual switch-off command or switch-off pulse.

Die Dauer (schraffierte Fläche bzw. t2-t1) des Einschaltpulses kann in Abhängigkeit des Vorwärtsstroms und der Temperatur gewählt werden, um die Anzahl der Elektronen an die Anzahl der Löcher anzupassen.The duration (hatched area or t 2 -t 1 ) of the switch-on pulse can be selected as a function of the forward current and the temperature in order to adapt the number of electrons to the number of holes.

Durch das vorgeschlagene Ansteuerverfahren kann eine Reduzierung der Speicherladung eines bipolaren Halbleiterbauelements wie einem IGBT 1 mit einem parallel geschalteten unipolaren Halbleiterbauelement wie einem MOSFET erfolgen.The proposed control method can reduce the storage charge of a bipolar semiconductor component such as an IGBT 1 with a parallel-connected unipolar semiconductor component such as a MOSFET.

Das Ansteuerverfahren dient vorteilhaft dazu, topologische Schalter einer Schaltungsanordnung anzusteuern, die Teil eines Inverters zur Ansteuerung einer E-Maschine ist. Als Anwendung ist dabei vor allem der Traktionsinverter im Automobilbereich vorgesehen. Die E-Maschine ist dabei vorteilhaft ein Elektroantrieb eines mit einem elektrischen Antrieb ausgestatteten Fahrzeugs.The control method advantageously serves to control topological switches of a circuit arrangement that is part of an inverter for controlling an electric machine. The main intended application is the traction inverter in the automotive sector. The electric machine is advantageously an electric drive of a vehicle equipped with an electric drive.

Die Schaltungsanordnung weist mindestens zwei zueinander parallel geschaltete Leistungshalbleiter 1 auf, wobei der erste Leistungshalbleiter als unipolares Halbleiterbauelement, z.B. als MOSFET, insbesondere SiC-MOSFET, gebildet ist, und der zweite Leistungshalbleiter als bipolares Halbleiterbauelement 1, z.B. als IGBT, insbesondere Si-IGBT, gebildet ist.The circuit arrangement has at least two power semiconductors 1 connected in parallel with one another, the first power semiconductor being formed as a unipolar semiconductor component, e.g. as a MOSFET, in particular SiC-MOSFET, and the second power semiconductor as a bipolar semiconductor component 1, e.g. as an IGBT, in particular Si-IGBT. is formed.

Außerdem werden ein Elektroantrieb eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug bereitgestellt. Der Elektroantrieb weist ein Elektronikmodul zur Ansteuerung des Elektroantriebs mit einem Inverter auf, der die durch das beschriebene Ansteuerverfahren angesteuerte Schaltungsanordnung aufweist.An electric drive of a vehicle and a vehicle are also provided. The electric drive has an electronic module for controlling the electric drive with an inverter, which has the circuit arrangement controlled by the control method described.

Ein Elektronikmodul im Rahmen dieser Erfindung dient zum Betreiben eines Elektroantriebs eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs und/oder eines Hybridfahrzeugs. Das Elektronikmodul umfasst einen DC/AC-Wechselrichter (Engl.: Inverter) mit dem beschriebenen Inverteraufbau oder einen Teil hiervon. Das Elektronikmodul kann außerdem einen AC/DC-Gleichrichter (Engl.: Rectifier), einen DC/DC-Wandler (Engl.: DC/DC Converter), Transformator (Engl.: Transformer) und/oder einen anderen elektrischen Wandler oder ein Teil eines solchen Wandlers umfassen oder ein Teil hiervon sein. Insbesondere dient das Elektronikmodul zum Bestromen einer E-Maschine, beispielsweise eines Elektromotors und/oder eines Generators. Ein DC/AC-Wechselrichter dient vorzugsweise dazu, aus einem mittels einer DC-Spannung einer Energiequelle, etwa einer Batterie, erzeugten Gleichstrom einen mehrphasigen Wechselstrom zu erzeugen.An electronic module within the scope of this invention serves to operate an electric drive of a vehicle, in particular an electric vehicle and/or a hybrid vehicle. The electronics module includes a DC/AC inverter with the described inverter structure or a part thereof. The electronics module may also include an AC/DC rectifier, DC/DC converter, transformer, and/or other electrical converter or part of such a transducer or be part thereof. In particular, the electronics module serves to energize an electric machine, for example an electric motor and/or a generator. A DC/AC inverter is preferably used to generate a multi-phase alternating current from a direct current generated by means of a DC voltage from an energy source, such as a battery.

BezugszeichenlisteReference List

11
IGBTIGBT
1111
Driftzonedrift zone
G, E, KG, E, K
Gate, Emitter, Kollektorgate, emitter, collector
U_GATEU_GATE
Gatespannunggate voltage
tt
Zeittime
t0t0
Zeitpunkt der Betrachtung des SystemzustandsTime of viewing the system status
t1t1
Zeitpunkt Beginn Einschaltbefehl bzw. EinschaltpulsTime of start of switch-on command or switch-on pulse
t2t2
Zeitpunkt Ende Einschaltbefehl bzw. EinschaltpulsTime of end of switch-on command or switch-on pulse
n+, n-, p+n+, n-, p+
Dotierungdoping

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 19638620 A1 [0003]DE 19638620 A1 [0003]
  • GB 2270797 [0003]GB2270797 [0003]

Claims (10)

Ansteuerverfahren für Leistungshalbleiter (1) eines Inverters, umfassend mindestens zwei zueinander parallel geschaltete Leistungshalbleiter (1), wobei - der erste Leistungshalbleiter als unipolares Halbleiterbauelement gebildet ist, und - der zweite Leistungshalbleiter als bipolares Halbleiterbauelement (1) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Abschaltbefehl des bipolaren Halbleiterbauelements (1) ein weiterer Einschaltbefehl einer vorgegebenen Dauer an das bipolare Halbleiterbauelement (1) gelegt wird.Driving method for power semiconductors (1) of an inverter, comprising at least two power semiconductors (1) connected in parallel with one another, wherein - the first power semiconductor is formed as a unipolar semiconductor component, and - the second power semiconductor is formed as a bipolar semiconductor component (1), characterized in that according to a switch-off command for the bipolar semiconductor component (1), a further switch-on command of a predetermined duration is applied to the bipolar semiconductor component (1). Ansteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei der weitere Einschaltbefehl zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Abschaltbefehl des bipolaren Halbleiterbauelements (1) angelegt wird.control procedure claim 1 , wherein the further switch-on command is applied at a predetermined point in time after the switch-off command of the bipolar semiconductor component (1). Ansteuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das unipolare Halbleiterbauelement (1) ein MOSFET ist, und das bipolare Halbleiterbauelement (1) ein IGBT ist.Driving method according to one of the preceding claims, wherein the unipolar semiconductor device (1) is a MOSFET and the bipolar semiconductor device (1) is an IGBT. Ansteuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einschaltbefehl derart gewählt wird, dass im bipolaren Halbleiterbauelement (1) eine Erhöhung der Anzahl der Elektronen im Driftgebiet erfolgt.Activation method according to one of the preceding claims, in which the switch-on command is selected in such a way that the number of electrons in the drift region increases in the bipolar semiconductor component (1). Ansteuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einschaltbefehl in seiner Breite gesteuert wird.Activation method according to one of the preceding claims, the switch-on command being controlled in terms of its width. Verwendung des Ansteuerverfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Schaltungsanordnung, die Teil eines Inverters eines Elektronikmoduls zur Ansteuerung des Elektroantriebs eines mit einem elektrischen Antrieb ausgestatteten Fahrzeugs ist, und mindestens zwei zueinander parallel geschaltete Leistungshalbleiter (1) aufweist, wobei der erste Leistungshalbleiter als unipolares Halbleiterbauelement gebildet ist, und der zweite Leistungshalbleiter als bipolares Halbleiterbauelement (1) gebildet ist.Use of the control method according to one of the preceding claims in a circuit arrangement which is part of an inverter of an electronic module for controlling the electric drive of a vehicle equipped with an electric drive, and has at least two power semiconductors (1) connected in parallel with one another, the first power semiconductor being a unipolar semiconductor component is formed, and the second power semiconductor is formed as a bipolar semiconductor component (1). Schaltungsanordnung, die Teil eines Inverters eines Elektronikmoduls zur Ansteuerung des Elektroantriebs eines mit einem elektrischen Antrieb ausgestatteten Fahrzeugs ist, und mindestens zwei zueinander parallel geschaltete Leistungshalbleiter (1) aufweist, wobei der erste Leistungshalbleiter als unipolares Halbleiterbauelement gebildet ist, und der zweite Leistungshalbleiter als bipolares Halbleiterbauelement (1) gebildet ist, und wobei die Schaltungsanordnung durch das Ansteuerverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 angesteuert wird.Circuit arrangement which is part of an inverter of an electronic module for controlling the electric drive of a vehicle equipped with an electric drive, and has at least two power semiconductors (1) connected in parallel with one another, the first power semiconductor being formed as a unipolar semiconductor component and the second power semiconductor being formed as a bipolar semiconductor component (1) is formed, and wherein the circuit arrangement is formed by the driving method according to one of Claims 1 until 6 is controlled. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, wobei das unipolare Halbleiterbauelement ein MOSFET ist, und das bipolare Halbleiterbauelement ein IGBT ist.Circuit arrangement according to claim 7 , wherein the unipolar semiconductor device is a MOSFET, and the bipolar semiconductor device is an IGBT. Elektroantrieb eines Fahrzeugs, aufweisend ein Elektronikmodul zur Ansteuerung des Elektroantriebs, das einen Inverter mit einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8 aufweist.Electric drive of a vehicle, having an electronic module for controlling the electric drive, which has an inverter with a circuit arrangement claim 7 or 8th having. Fahrzeug, aufweisend einen Elektroantrieb nach Anspruch 9.Vehicle having an electric drive claim 9 .
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