DE102022201327A1 - Temperaturbestimmung einer Halbbrücke - Google Patents

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Abstract

Eine Halbbrücke (125) ist zur Spannungssteuerung an einer induktiven Last (120) eingerichtet und weist einen ersten und einen zweiten Feldeffekttransistor (135) auf. Ein Verfahren zur Temperaturbestimmung in der Halbbrücke (125) umfasst Schritte des Ausschaltens des eingeschalteten ersten Feldeffekttransistors (130), während der zweite Feldeffekttransistor (135) ausgeschaltet ist; des Einschaltens des zweiten Feldeffekttransistors (135); des vorübergehenden Ausschaltens des zweiten Feldeffekttransistors (135) und des gleichzeitigen Bestimmens einer Spannung, die zwischen Source und Drain des ersten Feldeffekttransistors (130) anliegt, sowie eines Stroms, der zwischen der Halbbrücke (125) und der induktiven Last (120) fließt; und des Bestimmens einer Temperatur des zweiten Feldeffekttransistors (135) auf der Basis der bestimmten Spannung und des bestimmten Stroms.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Bestimmung einer Temperatur in einer Halbbrücke zur Spannungssteuerung. Insbesondere betrifft die Erfindung die Bestimmung der Temperatur in einem von der Halbbrücke umfassten Feldeffekttransistor.
  • Zur Versorgung einer Last mit einer vorbestimmten Spannung kann eine Halbbrücke verwendet werden, die einen ersten und einen zweiten Feldeffekttransistor (FET) umfasst. Die Halbbrücke ist mit einer Brückenspannung verbunden, wobei der erste FET als Stromventil zwischen einem hohen Potential und der Last, und der zweite als Stromventil zwischen der Last und einem niedrigen Potential der Brückenspannung liegt. Die FET können mit einer vorbestimmten Frequenz jeweils abwechselnd geöffnet und geschlossen werden, wobei ein Tastverhältnis von Öffnungs- und Schließzeiten eine an der Last anliegende Spannung bestimmt. Die Last kann induktiv sein oder eine induktive Komponente umfassen.
  • Bei bestimmten Anwendungen kann ein großer Strom durch die Last und somit durch die Stromventile der Halbbrücke fließen. Um eine Überlastung zu verhindern oder die Halbbrücke in Abhängigkeit einer Betriebstemperatur zu steuern ist es erforderlich, die Temperatur eines der FET zu bestimmen. Dazu kann ein dedizierter Temperatursensor in den FET integriert sein oder ein externer Temperatursensor thermisch mit einer Kühlfläche des FET gekoppelt werden.
  • DE 10 2014 100 122 B3 schlägt vor, in einen ausgeschalteten FET einen vorbestimmten Strom einzuprägen und seine Temperatur auf der Basis einer Spannung zu bestimmen, die an einer im FET gebildeten Diode abfällt. Diese Technik ist jedoch nur anwendbar, während sonst kein Strom durch die Diode fließt. Für einen Wechselrichter ist dies in einem üblichen, kontinuierlichen Betrieb nicht möglich.
  • Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der Angabe einer verbesserten Technik zu Bestimmung einer Temperatur eines FET in einer Halbbrücke. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
  • Eine Halbbrücke ist zur Spannungssteuerung an einer induktiven Last eingerichtet und weist einen ersten und einen zweiten Feldeffekttransistor (FET) auf.
  • Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein erstes Verfahren zur Temperaturbestimmung in der Halbbrücke Schritte des Ausschaltens des eingeschalteten ersten Feldeffekttransistors, während der zweite Feldeffekttransistor ausgeschaltet ist; des Einschaltens des zweiten Feldeffekttransistors; des vorübergehenden Ausschaltens des zweiten Feldeffekttransistors und des gleichzeitigen Bestimmens einer Spannung, die zwischen Source und Drain des ersten Feldeffekttransistors anliegt, sowie eines Stroms, der zwischen der Halbbrücke und der induktiven Last fließt; und des Bestimmens einer Temperatur des zweiten Feldeffekttransistors auf der Basis der bestimmten Spannung und des bestimmten Stroms.
  • Wird der erste FET ausgeschaltet, so muss die zu diesem Zeitpunkt in der induktiven Last gespeicherte Energie in Form eines Stroms abfließen. Dies kann erfolgen, indem der Strom durch eine zwischen Source und Drain des zweiten FET gebildete Diode abgeleitet wird. Die Diode des FET ist bauartbedingt nicht zu vermeiden und wird auch parasitär genannt. Da ihre Durchbruchsspannung deutlich größer ist als ein Spannungsabfall am geschlossenen zweiten FET wird dieser bevorzugt geschlossen und die Diode auf diese Weise überbrückt, sodass thermische Verluste verringert sind. Dabei fließt der Strom „rückwärts“, also entgegen einer üblichen Stromrichtung, durch den zweiten FET; man spricht auch von einem „rückwärts geschlossenen“ zweiten FET.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Temperatur des zweiten FET auf der Basis eines Stroms zu bestimmen, der aus der induktiven Last durch die parasitäre Diode fließt, nachdem der erste FET ausgeschaltet wurde. Genauer gesagt kann das rückwärts Schließen des FET unterbrochen werden, um einen Spannungsabfall an der Diode zu erzeugen. Die Größe des durch die Diode fließenden Stroms kann mittels eines Stromsensors bestimmt werden, der bei vielen Anwendungen bereits vorhanden ist. Beispielsweise kann eine feldorientierte Regelung einer elektrischen Maschine die Bestimmung der Ströme durch mehrere Phasen der Maschine erfordern, wobei eine Spannung an jede Phase mittels einer zugeordneten Halbbrücke gesteuert wird. Das Verfahren kann an einer Halbbrücke ausgeführt werden, die kontinuierlich die Spannung an der induktiven Last steuert, beispielsweise nach Art einer Sinusform.
  • Zur Ausführung des Verfahrens kann kostengünstig ein üblicher FET verwendet werden. Wird das Verfahren mit mehreren Halbbrücken ausgeführt, kann auch ein FET-Modul verwendet werden, das mehrere FET umfasst. Die Temperatur des zweiten FET der Halbbrücke kann in entsprechender Weise wie die des ersten bestimmt werden. Die Temperatur kann schnell und genau bestimmt werden und beispielsweise die Beobachtung einer Alterung des FET, die Bestimmung eines Hinweises auf eine drohende Überlastung oder eine Anpassung der Steuerung an die bestimmte Temperatur erlauben. Dabei kann eine bestimmte Temperatur der tatsächlichen Temperatur des FET gut entsprechen und ihr rasch folgen. Eine Sicherheitsfunktion zum Schutz der Halbbrücke, eines Zwischenkreises oder der Last kann durch Beobachten der Temperatur des FET erweitert, plausibilisiert oder unterstützt werden. Die Sicherheitsfunktion kann insbesondere ein Abschalten der Last umfassen, wobei alle FET geöffnet werden können.
  • Bevorzugt wird nach dem Ausschalten des zweiten FET und vor dem Bestimmen der Spannung eine vorbestimmte Zeit gewartet, um die zwischen Source und Drain des zweiten FET gebildete Diode vollständig schließen zu lassen. Eine Geschwindigkeit, mit der die Diode durchsteuert, kann bekannt sein, und die vorbestimmte Zeit kann auf der Basis einer an der Last anliegenden Spannung bestimmt werden. Alternativ kann eine maximal erforderliche Zeit bis zum vollständigen Durchschalten der Diode angesetzt werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein zweites Verfahren zur Temperaturbestimmung der Halbbrücke Schritte des Ausschaltens des eingeschalteten ersten FET, während der zweite FET ausgeschaltet ist; des Bestimmens einer Spannung, die zwischen Source und Drain des zweiten FET anliegt, und eines Stroms, der zwischen der Halbbrücke und der induktiven Last fließt; des Bestimmens einer Temperatur des zweiten FET auf der Basis der bestimmten Spannung und des bestimmten Stroms; und des Einschaltens des zweiten FET.
  • Das zweite Verfahren unterscheidet sich vom ersten dadurch, dass nach dem Öffnen des ersten FET der zweite FET zunächst nicht geschlossen wird, sondern der Strom aus der Last zuerst über die Diode des zweiten FET abgebaut wird. Nach erfolgter Bestimmung der Spannung an der Diode wird auch hier bevorzugt der zweite FET rückwärts geschlossen, um die thermischen Verluste an der Diode zu verringern.
  • Bevorzugt wird, entsprechend dem ersten Verfahren, nach dem Ausschalten des ersten FET und vor dem Bestimmen der Spannung eine vorbestimmte Zeit gewartet, um die zwischen Source und Drain des zweiten FET gebildete Diode vollständig schließen zu lassen. Die Zeit kann fest vorbestimmt sein oder dynamisch bestimmt werden, wie oben bezüglich der Wartezeit im ersten Verfahren beschrieben ist. Auch hier erfolgt das Einschalten des zweiten FET bevorzugt in rückwärtiger Richtung, um die vom zweiten FET umfasste Diode zu überbrücken.
  • Um die Temperatur ausreichend genau bestimmen zu können, ist es bevorzugt, den zwischen der Halbbrücke und der Last fließenden Strom mit einer vorbestimmten Genauigkeit zum Zeitpunkt des Bestimmens der Spannung erfolgt. Anders ausgedrückt sollte sichergestellt sein, dass der Zeitpunkt des Bestimmens des Stroms nicht mehr als eine vorbestimmte Zeit vom Zeitpunkt des Bestimmens der Spannung abweicht. Außerdem sollte die Genauigkeit der Strombestimmung ausreichend hoch sein. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Strom mittels eines Hallsensors an einem Leiter bestimmt werden, der von der Halbbrücke zur Last führt.
  • Die Temperatur wird bevorzugt auf der Basis eines vorbestimmten temperaturabhängigen Zusammenhangs zwischen Strom und Spannung an einer zwischen Source und Drain des zweiten FET gebildete Diode bestimmt. Eine auf die Temperatur bezogene Kennlinie der Diode kann bestimmt werden, bevor das beschriebe Verfahren ausgeführt wird. Die Kennlinien kann für jede individuelle Diode bestimmt werden oder an einer repräsentativen Diode eines FET bestimmt und auf andere Dioden an baugleichen FET übertragen werden.
  • Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein drittes Verfahren zur Spannungssteuerung an einer induktiven Last mittels einer Halbbrücke mit zwei Feldeffekttransistoren, die alternierend eingeschaltet werden, um eine vorbestimmte Spannung an der Last einzustellen, das Bestimmen der Temperatur eines der Feldeffekttransistoren mittels eines hierin beschriebenen ersten oder zweiten Verfahrens.
  • Das dritte Verfahren kann durch die erfinderische Erweiterung eines üblichen Verfahrens zur Steuerung der Spannung an der induktiven Last bereitgestellt werden. Dazu wird eine der bezüglich des ersten oder des zweiten Verfahrens beschriebenen Techniken verwendet. Die Temperaturen eines oder beider FET der Halbbrücke können bestimmt werden, während die Spannung an der Last fortlaufend gesteuert wird.
  • Bevorzugt wird die Temperatur mit einer vorbestimmten Häufigkeit bestimmt. Beispielsweise kann eine Temperatur in einem üblichen Betrieb alle ca. 10 - 100 ms bestimmt werden. Der FET kann durch einen großen Strom stärker als durch einen kleineren belastet werden. In einer weiteren Ausführungsform wird daher die Häufigkeit in Abhängigkeit eines durch die induktive Last fließenden Stroms bestimmt. Steigt der Strom an, so kann die Häufigkeit ebenfalls ansteigen. In einer Ausführungsform ist eine vorbestimmte Anzahl Häufigkeiten vorbestimmt, denen jeweils ein vorbestimmter Bereich des durch die induktive Last fließenden Stroms zugeordnet ist. In einer anderen Ausführungsform kann die Häufigkeit kontinuierlich bezüglich des Stroms bestimmt werden.
  • Nach wieder einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Steuervorrichtung zur Steuerung einer Spannung an einer induktiven Last mittels einer Halbbrücke mit einem ersten und einem zweiten FET einen Spannungssensor zur Bestimmung einer Spannung zwischen Source und Drain an einem der FET; einen Stromsensor zur Bestimmung einer zwischen der Halbbrücke und der Last fließenden Stroms; und eine Verarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein hierin beschriebenes Verfahren auszuführen. Die Verarbeitungseinrichtung kann das erste und/oder das zweite Verfahren ausführen, weiter bevorzugt eingebettet in das dritte Verfahren.
  • Die Verarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eines der hierin beschriebenen Verfahren ganz oder teilweise auszuführen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.
  • Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Wechselrichter für eine elektrische Maschine mit mehreren Phasen eine Halbbrücke für jede der Phasen und eine hierin beschriebene Steuervorrichtung zur Ansteuerung einer der Halbbrücken. Der Wechselrichter kann insbesondere drei Halbbrücken zur Ansteuerung von drei Phasen einer elektrischen Maschine umfassen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
    • 1 einen Wechselrichter;
    • 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens;
    • 3 ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens;
    • 4 erste zeitliche Verläufe; und
    • 5 zweite zeitlichen Verläufe
    darstellt.
  • 1 zeigt einen Wechselrichter 100, der beispielhaft zur Steuerung einer elektrischen Maschine 105 auf der Basis von Strom aus einem Zwischenkreis 110 eingerichtet ist. Die elektrische Maschine 105 kann an Bord eines Fahrzeugs vorgesehen und insbesondere zu dessen Antrieb eingerichtet sein. Der Zwischenkreis 110 umfasst einen optionalen Zwischenkreiskondensator 115 und kann Energie aus einem elektrischen Energiespeicher an Bord des Fahrzeugs bereitstellen.
  • Die elektrische Maschine 105 umfasst beispielhaft drei Phasen 120, die jeweils eine induktive Last darstellen. Zur Steuerung einer Spannung an einer Phase 120 umfasst der Wechselrichter 100 eine Halbbrücke 125, sodass insgesamt drei Halbbrücken 125 vorgesehen sind. Die Halbbrücken 125 umfassen jeweils einen ersten FET 130 und einen zweiten FET 135.
  • Der erste FET 130 wird auch High-Side-FET genannt und umfasst vorliegend einen Drain (D) Anschluss, der mit einem hohen Potential des Zwischenkreises 110 verbunden ist, einen Source (S) Anschluss, der mit der Last 120 verbunden ist, und einen Gate (G) Anschluss zur Steuerung. Der zweite FET 135 wird auch Low-Side-FET genannt und umfasst vorliegend einen Drain (D) Anschluss, der mit der Last 120 verbunden ist, einen Source (S) Anschluss, der mit einem niedrigen Potential des Zwischenkreises 110 verbunden ist, und einen Gate (G) Anschluss zur Steuerung. Ein Stromfluss zwischen Source und Drain kann durch Bereitstellen einer passenden Steuerspannung am Gate gesteuert werden. Die FET 130, 135 umfassen jeweils eine Diode 145, die vorliegend von Source zu Drain führt und die auf die Bauart von Feldeffekttransistoren zurückzuführen ist.
  • Einer Halbbrücke 125 ist ein Stromsensor 145 zugeordnet, um einen zwischen der Halbbrücke 125 und einer zugeordneten Last 120 fließenden Strom zu bestimmen. Außerdem ist einem FET 130, 135 ein Spannungssensor 150 zugeordnet, um einen an der D-S-Strecke beziehungsweise der Diode 145 anliegende Spannung zu bestimmen.
  • Die Halbbrücken 125 können mittels einer Steuervorrichtung 155 gesteuert werden, die mit den Gate Anschlüssen der FET 130, 135, den Stromsensoren 145 und den Spannungssensoren 150 verbunden ist. Dabei steuert die Steuervorrichtung 155 üblicherweise immer nur einen der FET 130, 135 einer Halbbrücke 125 gleichzeitig durch, sodass sich an jeder Phase 120 der Maschine eine vorbestimmte Spannung einstellt. Die Spannungen an den Phasen 120 sind bevorzugt im Wesentlichen sinusförmig und um 120° phasenverschoben.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200, das durch die Steuervorrichtung 155 ausgeführt werden kann. Das Verfahren 200 bezieht sich auf nur eine der Halbbrücken 125 und zeigt einen üblichen Weg auf, eine an der zugeordneten Last 120 anliegende Spannung zu steuern.
  • In einem Schritt 205 wird der erste FET 130 geschlossen und der zweite FET 135 geöffnet, sodass die Spannung an der Last 120 ansteigt. Dabei ist das Ansteigen durch die Induktivität der Last 120 begrenzt. In einem Schritt 210 werden beide FET 130, 135 geöffnet, bevor in einem Schritt 215 der erste FET 130 geöffnet und der zweite FET 135 geschlossen wird, sodass die Spannung an der induktiven Last 120 abfällt. Der Schritt 210 ist eingefügt, um zu vermeiden, dass zu einem Zeitpunkt beide FET 130, 135 gleichzeitig geschlossen sind und somit ein Brückenkurzschluss über den Zwischenkreis 110 vorliegt. Anschließend werden in einem Schritt 220 wieder beide FET 130, 135 geöffnet, bevor mit dem Schritt 205 fortgefahren werden kann.
  • Für die sich an der Last 120 einstellende Spannung ist ein Verhältnis von Zeiten ausschlaggebend, während derer sich das Verfahren 200 in den Schritten 205 und 215 befindet. Ein Durchlauf des Verfahrens 200 benötigt üblicherweise eine konstante Zeit und in einem Beispiel können ca. 120.000 Durchläufe pro Sekunde erfolgen. Es wird vorgeschlagen, das Verfahren 200 zur Bestimmung einer Temperatur eines der FET 130, 135 zu verfeinern. Dazu können insbesondere an einem Übergang zwischen den Schritten 205 und 210 oder zwischen den Schritten 215 und 220 weitere Schritte vorgesehen werden.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300, das einzeln oder im Rahmen eines Verfahrens 200 eingesetzt werden kann, um eine Temperatur an einem FET 130, 135 zu bestimmen. Im Folgenden wird exemplarisch von einer Bestimmung der Temperatur des zweiten FET 135 ausgegangen, also von einem Übergang des Verfahrens 200 vom Schritt 205 in den Schritt 210.
  • In einem Schritt 305 ist der erste FET 130 geschlossen und der zweite FET 135 geöffnet. Dann wird in einem Schritt 310 der erste FET 130 geöffnet. Um eine in der Last 120 gespeicherte Energie abzubauen, kann in einer ersten Variante des Verfahrens 300 in einem Schritt 315 der zweite FET 135 rückwärts geschlossen werden.
  • Ist der erste FET 130 vollständig geöffnet, so kann in einem Schritt 320 der zweite FET 135 wieder geöffnet werden, sodass die Energie aus der Last 120 durch die Diode 140 des zweiten FET 135 in den Zwischenkreis 110 abfließt. Optional kann in einem Schritt 325 gewartet werden, bis die Diode 140 den Stromfluss vollständig durchlässt. Dann kann in einem Schritt 330 die an der Diode 140 beziehungsweise zwischen Drain und Source des zweiten FET 135 anliegende Spannung bestimmt werden. Möglichst gleichzeitig kann in einem Schritt 335 der durch die Diode 140 fließende Strom bestimmt werden. Da der erste FET 130 zu diesem Zeitpunkt vollständig geöffnet ist, entspricht dieser Strom dem zwischen der Halbbrücke 125 und der Last 120 fließenden Strom, der mittels des Stromsensors 145 bestimmt werden kann. Auf der Basis der bestimmten Spannung und des bestimmten Stroms kann in einem Schritt 340 die Temperatur des zweiten FET 135 bestimmt werden. Dabei kann eine Kennlinie verwendet werden, welche die Bestimmung der Temperatur auf der Basis des bestimmten Stroms und der bestimmten Spannung erlaubt. Die Kennlinie kann zuvor bestimmt worden sein.
  • Sobald die Spannung und der Strom bestimmt sind, kann der zweite FET 135 in einem Schritt 345 wieder rückwärts geschlossen werden, um die Diode 140 kurzzuschließen und den Strom aus der Last 120 mit größerer Effizienz in den Zwischenkreis 110 abzuleiten.
  • In einer zweiten Variante des Verfahrens 300, die in 3 mit unterbrochenen Linien angedeutet ist, kann aus dem Schritt 310 in den Schritt 325 verzweigt werden. So wird der aus der Last 120 abgeführte Strom gleich durch die Diode 140 abgeleitet, ohne den zweiten FET 135 vorübergehend zu schließen. Nach erfolgten Messungen kann der zweite FET 135 im Schritt 345 rückwärts geschlossen werden wie beschrieben.
  • Das Verfahren 300 kann in entsprechender Weise zur Bestimmung der Temperatur des ersten FET 130, bevorzugt beim Übergang zwischen den Schritten 215 und 220 des Verfahrens 200, eingesetzt werden. Üblicherweise wird eine Temperatur eines FET 130, 135 nicht bei jedem Durchlauf des Verfahrens 200 bestimmt, sondern beispielsweise alle ca. 100 oder ca. 10 ms. Die Häufigkeit einer Temperaturbestimmung kann von einem durch die Last 120 fließenden Strom abhängig sein.
  • 4 zeigt eine Darstellung von zeitlichen Verläufen von Spannungen und Strömen an einer Halbbrücke 125. In horizontaler Richtung ist eine Zeit dargestellt. Die Verläufe entsprechen dem oben beschriebenen Verfahren 300 in der ersten Variante.
  • Ein erster Verlauf 405 betrifft eine Spannung zwischen Source und Drain des zweiten FET 130. Ein zweiter Verlauf 410 zeigt eine durch die Diode 140 des zweiten FET 135 fließenden Strom. Ein dritter Verlauf 415 zeigt einen Strom durch den zweiten FET 135.
  • Zunächst ist der zweite FET 135 geöffnet und die Spannung 405 am zweiten FET 135 ist hoch. Mit dem Öffnen des ersten FET 130 wird der zweite FET rückwärts durchgesteuert und die Spannung 405 fällt ab, während der durch den zweiten FET 135 fließende Strom 415 ansteigt. Ein zunächst durch die Diode 140 fließender Strom 410 wird durch den leitenden zweiten FET 135 verringert.
  • Dann wird der zweite FET 135 gesperrt. Der zuvor durch ihn fließende Strom 410 wird rasch durch die Diode 140 übernommen und der Strom 410 durch die Diode 140 steigt leicht an. Sobald alle Signale eingeschwungen sind, kann zu einem Zeitpunkt t1 die Messung des Stroms und der Spannung erfolgen. Dann wird der zweite FET 135 wieder rückwärts geschlossen, sodass er den eben noch durch die Diode 140 fließenden Strom 410 übernimmt. Das Gefälle des Stromverlaufs 410 vor und nach der Messung beziehungsweise des Diodenstroms 410 während der Messung ist auf die induktive Wirkung der Last 120 zurückzuführen.
  • 5 zeigt eine weitere Darstellung von Verläufen entsprechend 4, aber unter Voraussetzung des Verfahrens 300 in der zweiten Variante. Das Abschalten des ersten FET 130 bewirkt ein Durchschalten der Diode 140, deren Strom zunimmt. Gleichzeitig nimmt die an ihr anliegende Spannung ab. Hat die Diode 140 vollständig geöffnet, findet zum Zeitpunkt t1 die Messung von Strom und Spannung statt. Danach wird der zweite Transistor 135 rückwärts geöffnet, sodass er den zuvor durch die Diode 140 fließenden Strom 410 übernimmt. Die Spannung 405 fällt dabei noch weiter ab.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Wechselrichter
    105
    elektrische Maschine
    110
    Zwischenkreis
    115
    Zwischenkreiskondensator
    120
    Phase, induktive Last
    125
    Halbbrücke
    130
    erster FET (High Side)
    135
    zweiter FET (Low Side)
    140
    Diode
    145
    Stromsensor
    150
    Spannungssensor
    155
    Steuervorrichtung
    200
    Verfahren
    205
    FET1 geschlossen, FET2 geöffnet
    210
    FET1 geöffnet, FET2 geöffnet
    215
    FET1 geöffnet, FET2 geschlossen
    220
    FET1 geöffnet, FET2 geöffnet
    300
    Verfahren
    305
    FET1 geschlossen, FET2 geöffnet
    310
    FET1 öffnen
    315
    FET2 rückwärts schließen
    320
    FET2 öffnen
    325
    warten
    330
    D-S-Spannung bestimmen
    335
    Strom bestimmen
    340
    Temperatur bestimmen
    345
    FET2 rückwärts schließen
    405
    Spannung S-D am zweiten FET
    410
    Strom durch Diode 140 des zweiten FET
    415
    Strom durch zweiten FET
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014100122 B3 [0004]

Claims (12)

  1. Verfahren (300) zur Temperaturbestimmung in einer Halbbrücke (125) zur Spannungssteuerung an einer induktiven Last (120), wobei die Halbbrücke (125) einen ersten und einen zweiten Feldeffekttransistor (130, 135) aufweist, wobei das Verfahren (300) folgende Schritte umfasst: (310) Ausschalten des eingeschalteten ersten Feldeffekttransistors (130), während der zweite Feldeffekttransistor (135) ausgeschaltet ist; Einschalten (315) des zweiten Feldeffekttransistors (135); vorübergehendes Ausschalten (320) des zweiten Feldeffekttransistors (135) und gleichzeitiges Bestimmen (330) einer Spannung, die zwischen Source und Drain des ersten Feldeffekttransistors (130) anliegt, und eines Stroms (335), der zwischen der Halbbrücke (125) und der induktiven Last (120) fließt; und Bestimmen (340) einer Temperatur des zweiten Feldeffekttransistors (135) auf der Basis der bestimmten Spannung und des bestimmten Stroms.
  2. Verfahren (300) nach Anspruch 1, wobei nach dem Ausschalten (320) des zweiten Feldeffekttransistors (135) und vor dem Bestimmen der Spannung eine vorbestimmte Zeit gewartet (325) wird, um eine zwischen Source und Drain des zweiten Feldeffekttransistors (135) gebildete Diode (140) vollständig schließen zu lassen.
  3. Verfahren (300) zur Temperaturbestimmung in einer Halbbrücke (125) zur Spannungssteuerung an einer induktiven Last (120), wobei die Halbbrücke (125) einen ersten und einen zweiten Feldeffekttransistor (130, 135) aufweist, wobei das Verfahren (300) folgende Schritte umfasst: Ausschalten (310) des eingeschalteten ersten Feldeffekttransistors (130), während der zweite Feldeffekttransistor (135) ausgeschaltet ist; Bestimmen (330) einer Spannung, die zwischen Source und Drain des zweiten Feldeffekttransistors (135) anliegt, und eines Stroms (335), der zwischen der Halbbrücke (125) und der induktiven Last (120) fließt; Bestimmen (340) einer Temperatur des zweiten Feldeffekttransistors (135) auf der Basis der bestimmten Spannung und des bestimmten Stroms; und Einschalten (345) des zweiten Feldeffekttransistors (135).
  4. Verfahren (300) nach Anspruch 3, wobei nach dem Ausschalten (310) des ersten Feldeffekttransistors (130) und vor dem Bestimmen (330) der Spannung eine vorbestimmte Zeit gewartet (325) wird, um eine zwischen Source und Drain des zweiten Feldeffekttransistors (135) gebildete Diode (140) vollständig schließen zu lassen.
  5. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Einschalten (315, 345) des zweiten Feldeffekttransistors (135) in rückwärtiger Richtung erfolgt, um eine vom zweiten Feldeffekttransistor (135) umfasste Diode (140) zu überbrücken.
  6. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen (335) des Stroms mit einer vorbestimmten Genauigkeit zum Zeitpunkt des Bestimmens (330) der Spannung erfolgt.
  7. Verfahren (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Temperatur auf der Basis eines vorbestimmten temperaturabhängigen Zusammenhangs zwischen Strom und Spannung an einer zwischen Source und Drain des zweiten Feldeffekttransistors (135) gebildete Diode (140) bestimmt wird.
  8. Verfahren (200) zur Spannungssteuerung an einer induktiven Last (120) mittels einer Halbbrücke (125) mit zwei Feldeffekttransistoren (130, 135), die alternierend eingeschaltet werden, um eine vorbestimmte Spannung an der Last (120) einzustellen, wobei die Temperatur eines der Feldeffekttransistoren (130, 135) mittels eines Verfahrens (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche bestimmt wird.
  9. Verfahren (200) nach Anspruch 8, wobei die Temperatur mit einer vorbestimmten Häufigkeit bestimmt wird.
  10. Verfahren (200) nach Anspruch 9, wobei die Häufigkeit in Abhängigkeit eines durch die induktive Last (120) fließenden Stroms bestimmt wird.
  11. Steuervorrichtung (155) zur Steuerung einer Spannung an einer induktiven Last (120), mittels einer Halbbrücke (125) mit einem ersten und einem zweiten Feldeffekttransistor (135), wobei die Steuervorrichtung folgendes umfasst: einen Spannungssensor (150) zur Bestimmung einer Spannung zwischen Source und Drain an einem der Feldeffekttransistoren (130, 135); einen Stromsensor (145) zur Bestimmung einer zwischen der Halbbrücke (125) und der Last (120) fließenden Stroms und eine Verarbeitungseinrichtung (155), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren (200, 300) nach einem der vorangehenden Ansprüche auszuführen.
  12. Wechselrichter (100) für eine elektrische Maschine (105) mit mehreren Phasen (120), umfassend eine Halbbrücke (125) für jede der Phasen (120) und eine Steuervorrichtung (155) nach Anspruch 11.
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