JP6899828B2 - 半導体部品を備えるパワーエレクトロニクス機器の経年劣化を検出する方法及び装置、並びにパワーエレクトロニクスシステム - Google Patents
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Description
パワー損失を半導体部品に入力するために、半導体部品を通る少なくとも略半正弦励振電流の流れを生じさせるよう構成された励振信号を供給するステップと、
半導体部品の温度の時間的推移を表現する温度信号を読み込むステップと、
温度信号を使用して、パワーエレクトロニクス機器の経年劣化を表す経年劣化値を決定するステップと、を含む。
パワー損失を半導体部品に入力するために、半導体部品を通る少なくとも略半正弦励振電流の流れを生じさせるよう構成された励振信号を供給する供給ユニットと、
半導体部品の温度の時間的推移を表現する温度信号を読み込む読み込みユニットと、
温度信号を使用して、パワーエレクトロニクス機器の経年劣化を表す経年劣化値を決定する決定ユニットと、を備える。
ΔTJ,Ref>TJ,Min,Refの場合、そこから冷却システムの経年劣化という結論が導かれる。
ΔTJ>ΔTJ,Ref及びΔTJ,Ref>TJ,Min,Refの場合、そこからパワーモジュール及び冷却システムの経年劣化という結論が導かれる。
102 パワーエレクトロニクス機器
104 半導体部品
106 経年劣化を検出する装置
110 励振信号
112 励振電流
114 温度信号
116 測温抵抗
118 経年劣化値
120 供給ユニット
122 読み込みユニット
124 決定ユニット
220 供給するステップ
222 読み込むステップ
224 決定するステップ
330 はんだ接合部
332 基板
334 ベースプレート
336 冷却体
338 伝熱層
340 チャネル
404 半導体部品
405 半導体部品
406 半導体部品
407 半導体部品
408 半導体部品
410 入力ポート
412 出力ポート
636 冷却システム
750 最小温度
752 振幅
901 スタート
903 システム励振するステップ
905 計測するステップ
905 平均化するステップ
909 基準値を供給するステップ
911 評価するステップ
913 経年劣化状態
Claims (12)
- 少なくとも1つの半導体部品(104)を備えるパワーエレクトロニクス機器(102)の経年劣化を検出する方法であって、
パワー損失を前記半導体部品(104)に入力するために、前記半導体部品(104)を通る少なくとも略半正弦励振電流(112)の流れを生じさせるよう構成された励振信号(110)を供給するステップ(220)と、
前記半導体部品(104)の温度の時間的推移を表現する温度信号(114)を読み込むステップ(222)と、
前記温度信号(114)を使用して、前記パワーエレクトロニクス機器(102)の前記経年劣化(118;913)を決定するステップ(224)と、を含み、
前記決定するステップ(224)において、前記温度信号(114)の振幅及び最小値を使用して、前記経年劣化(118;913)を決定し、
前記決定するステップ(224)において、前記振幅と基準振幅とを比較することによって、及び前記最小値と基準最小値とを比較することによって、前記経年劣化(118;913)を決定し、
前記振幅が前記基準振幅よりも大きい場合、前記決定するステップ(224)において、前記半導体部品(104)における経年劣化を示す第1経年劣化(118;913)を決定し、及び前記最小値が前記基準最小値よりも大きい場合、前記決定するステップ(224)において、前記パワーエレクトロニクス機器(102)の冷却ユニットの経年劣化を示す第2経年劣化(118;913)を決定する、方法。 - 前記決定するステップ(224)において、熱抵抗と熱基準抵抗とを比較することによって、前記経年劣化(118;913)を決定し、前記振幅、前記最小値、及び前記半導体部品(104)に入力された前記パワー損失を使用して、熱抵抗を決定することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記決定するステップ(224)において、前記温度信号(114)の平均振幅及び/又は平均最小値を使用して、前記経年劣化(118;913)を決定することを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記決定するステップ(224)において、前記温度信号(114)が定常状態を有する際に、前記経年劣化(118;913)を決定することを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載の方法。
- 前記読み込むステップ(222)において、前記温度信号(114)を、前記半導体部品(104)に一体化された抵抗(116)へのインターフェイスを介して読み込むことを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載の方法。
- 前記半導体部品(104)がトランジスタであり、前記供給するステップ(220)において、前記励振信号(110)を前記トランジスタの制御入力部に供給することを特徴とする、請求項1〜5の何れか一項に記載の方法。
- 前記パワーエレクトロニクス機器(102)が、少なくとも1つの更なる半導体部品(404)を備え、前記供給するステップにおいて励振信号(110)を供給し、該励振信号(110)が、更なるパワー損失を前記更なる半導体部品(404)に入力するために、前記更なる半導体部品(404)を通る更なる半正弦励振電流(112)の流れを生じさせるよう構成され、前記読み込むステップにおいて、前記更なる半導体部品(104)の温度の時間的推移を表現する更なる温度信号(114)を読み込み、前記決定するステップ(224)において、前記更なる温度信号(114)を使用して、前記パワーエレクトロニクス機器(102)の前記経年劣化を表す更なる経年劣化(118;913)を決定することを特徴とする、請求項1〜6の何れか一項に記載の方法。
- 少なくとも1つの半導体部品(104)を備えるパワーエレクトロニクス機器(102)の経年劣化を検出する装置(106)は、
パワー損失を前記半導体部品(104)に入力するために、前記半導体部品(104)を通る少なくとも略半正弦励振電流(112)の流れを生じさせるよう構成された励振信号(110)を供給する供給ユニット(120)と、
前記半導体部品(104)の温度の時間的推移を表現する温度信号(114)を読み込む読み込みユニット(122)と、
前記温度信号(114)を使用して、前記パワーエレクトロニクス機器(102)の前記経年劣化を表す経年劣化(118;913)決定する決定ユニット(124)と、を含み、
前記決定ユニット(124)は、前記温度信号(114)の振幅及び最小値を使用して、前記経年劣化(118;913)を決定し、
前記決定ユニット(124)は、前記振幅と基準振幅とを比較することによって、及び前記最小値と基準最小値とを比較することによって、前記経年劣化(118;913)を決定し、
前記振幅が前記基準振幅よりも大きい場合、前記決定ユニット(124)は、前記半導体部品(104)における経年劣化を示す第1経年劣化(118;913)を決定し、及び前記最小値が前記基準最小値よりも大きい場合、前記パワーエレクトロニクス機器(102)の冷却ユニットの経年劣化を示す第2経年劣化(118;913)を決定する、装置(106)。 - 少なくとも1つの半導体部品(104)を備えるパワーエレクトロニクス機器(102)及び前記パワーエレクトロニクス機器(102)の経年劣化を検出する請求項8に記載の装置(106)を備えるパワーエレクトロニクスシステム(100)。
- 前記パワーエレクトロニクスシステム(100)がインバータとして実現されていることを特徴とする、請求項9に記載のパワーエレクトロニクスシステム(100)。
- 前記半導体部品(104)がバイポーラトランジスタであり、前記励振電流(112)がエミッタとコレクタとの間を流れる電流を表し、前記半導体部品(104)が電界効果トランジスタであり、前記励振電流(112)がドレインとソースとの間を流れる電流を表し、又は前記半導体部品(104)がダイオードであり、前記励振電流(112)がアノードとカソードとの間を流れる電流を表すことを特徴とする、請求項9又は10に記載のパワーエレクトロニクスシステム(100)。
- 前記パワーエレクトロニクス機器(102)が、キャリア(334)、前記半導体部品(104)を前記キャリア(334)に熱的に結合する基板(332)、及び冷却体(336)を備え、前記半導体部品(104)が、はんだ接合部(330)を介して前記基板(332)に接続され、前記冷却体(336)が伝熱層(338)を介して前記キャリア(334)に接続され、前記経年劣化(118;913)が、前記はんだ接合部(330)の経年劣化を示し、及び/又は前記伝熱層(338)の経年劣化を示すことを特徴とする、請求項9〜11の何れか一項に記載のパワーエレクトロニクスシステム(100)。
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