WO2020200786A1 - Method for determining the temperature of a power electronics unit, device, and power electronics unit - Google Patents

Method for determining the temperature of a power electronics unit, device, and power electronics unit Download PDF

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WO2020200786A1
WO2020200786A1 PCT/EP2020/057433 EP2020057433W WO2020200786A1 WO 2020200786 A1 WO2020200786 A1 WO 2020200786A1 EP 2020057433 W EP2020057433 W EP 2020057433W WO 2020200786 A1 WO2020200786 A1 WO 2020200786A1
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WO
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diode
semiconductor switch
time
determined
power electronics
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/057433
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German (de)
French (fr)
Inventor
Johannes Ruthardt
Joerg Roth-Stielow
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2217/00—Temperature measurement using electric or magnetic components already present in the system to be measured

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a temperature of power electronics that have at least one commutation circuit and a load that is energized / can be energized by the commutation circuit, the commutation circuit comprising a semiconductor switch and a diode, the diode and the load being connected to the semiconductor switch in parallel , wherein an electrical reverse current produced in the diode is monitored following the switching on of the semiconductor switch, and wherein in
  • a temperature of a junction of the diode is determined as a function of the reverse current.
  • the invention also relates to a device for performing the method mentioned at the beginning.
  • the invention also relates to power electronics with such
  • NTC temperature sensors into the power electronics. It is also known to be a
  • the forward voltage of a power semiconductor is such
  • the power electronics include a commutation circuit and a load that is energized / can be energized by the commutation circuit.
  • the commutation circuit has a semiconductor switch and a diode, the diode and the load being connected to the semiconductor switch in parallel with one another.
  • the semiconductor switch and the diode form a commutation circuit to the extent that an electrical current flowing through the diode in the forward direction is switched on after the
  • Semiconductor switch commutates to the semiconductor switch. This means that a current value of the current flowing through the diode decreases and a current value of an electrical current flowing through the semiconductor switch increases at the same time, with a current value of a load current flowing through the load remaining constant or not influenced by the commutation. According to Luo et al. is switched on after the
  • a reverse current is to be understood as an electrical current that flows through the diode against the forward direction of a diode.
  • Space charge zone are removed.
  • Luo et al. For monitoring the return current, an electrical voltage corresponding to the return current of a parasitic inductance of the commutation circuit during the Occurrence of the reverse current is measured, and the temperature of the junction of the diode is determined as a function of an amplitude of a voltage profile of the voltage of the parasitic inductance as the temperature of the power electronics.
  • the method according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the temperature of the barrier layer of the diode is reliably determined. According to the invention it is provided for this purpose that a time interval is determined which begins with a first point in time at which the semiconductor switch is turned on and which ends with a determined second point in time at which the reverse current produced in the diode has an extreme value, the
  • Temperature of the junction of the diode is determined depending on the time interval. The temperature of the junction of the diode is thus in
  • the temperature of the junction of the diode corresponds to the time interval or duration.
  • the time interval is accordingly a temperature-dependent electrical semiconductor property.
  • the first point in time is preferably a determined point in time.
  • the first point in time is determined to be the point in time at which an amount of an electrical voltage applied to a gate of the semiconductor switch exceeds a gate voltage threshold amount.
  • the non-conductive state changes into a conductive state.
  • the first point in time is preferably based on one of the
  • the first point in time is determined when a current value of the
  • Semiconductor switch current flowing exceeds a predetermined threshold current value.
  • Voltage curve of an electrical voltage applied to the diode is monitored at least during the occurrence of the reverse current, the second point in time being determined as a function of the voltage profile. It is assumed here that the voltage curve of the electrical voltage applied to the diode corresponds to the electrical reverse current produced in the diode.
  • the second point in time that is to say the point in time at which the reverse current produced in the diode has the extreme value, is thus in
  • a current profile of an electrical current flowing through the diode is determined or recorded, the second point in time then being determined as a function of the current profile.
  • the second point in time preferably determined is that point in time at which an amount of the voltage applied to the diode exceeds a predetermined value
  • Threshold amount or voltage threshold amount are compared. This results in a software-technically uncomplicated
  • the size of the voltage threshold amount is predetermined at least in such a way that an extreme value caused by signal noise in the voltage profile is below the voltage threshold amount.
  • the second point in time is preferably determined to be that point in time at which an amount of a slope in the voltage profile exceeds a predetermined slope threshold amount following the switching on of the semiconductor switch.
  • the second point in time is thus determined as a function of the extent of a voltage change in the electrical voltage applied to the diode. This has the advantage that there is no need to record absolute values of the voltage.
  • the second point in time is determined at that point in time at which the amount of the voltage applied to the diode exceeds the predetermined voltage threshold amount im Connection to the conductive switching of the semiconductor switch exceeds and / or at which the amount of the slope of the voltage curve exceeds the specified
  • the second point in time is the point in time at which only one of the two conditions is present. This increases the sensitivity of the
  • the temperature of the barrier layer of the diode is determined as a function of a load current flowing through the diode, in particular before the semiconductor switch is turned on.
  • the load current flowing through the diode is to be understood as an electrical current flowing through the diode, the current value of which corresponds to a current value of the load current flowing through the load at the same time. It is assumed that the load current flowing through the diode or the current value of this current is the extreme value of the
  • the temperature of the barrier layer of the diode is preferably determined as a function of an intermediate circuit voltage applied to the power electronics.
  • the intermediate circuit voltage is the electrical voltage that is provided by a current or voltage source, in particular a DC voltage source, connected to the power electronics. It is assumed that the intermediate circuit voltage applied to the power electronics also influences the extreme value of the reverse current or the point in time at which the extreme value of the reverse current occurs. By taking into account the intermediate circuit voltage, the accuracy when determining the temperature of the junction of the diode is increased.
  • the temperature of the barrier layer of the diode is determined depending on the load current flowing through the diode, in particular before the semiconductor switch is switched on, on the one hand and depending on the intermediate circuit voltage applied to the power electronics on the other.
  • the device according to the invention for determining a temperature of power electronics which has at least one commutation circuit and a load that is energized / can be energized by the commutation circuit, wherein the commutation circuit comprises a semiconductor switch and a diode, the diode and the load being connected to the semiconductor switch in parallel with one another with the features of claim 9 characterized in that the device is specially designed as a control device for
  • the power electronics according to the invention the at least one
  • Has a commutation circuit and a load that is energized / can be energized by the commutation circuit, the commutation circuit comprising a semiconductor switch and a diode, the diode and the load being connected to the semiconductor switch in parallel with one another, is characterized by the device according to the invention.
  • the power electronics preferably include at least a second
  • Commutation circuit which has a second semiconductor switch and a second diode, the power electronics having a DC voltage source to which both of the commutation circuits are electrically connected are.
  • the device is then preferably designed to determine both the temperature of the barrier layer of the diode and the temperature of the barrier layer of the second diode.
  • At least one of the commutation circuits is preferably designed as a half bridge. To form one of the commutation circuits as
  • the semiconductor switch of the commutation circuit is assigned an anti-parallel diode and the diode of the commutation circuit is assigned an anti-parallel semiconductor switch.
  • the semiconductor switch of the commutation circuit is assigned an anti-parallel diode and the diode of the commutation circuit is assigned an anti-parallel semiconductor switch.
  • Commutation circuit and the second commutation circuit together form a half bridge.
  • the second diode is connected anti-parallel to the semiconductor switch and the diode is connected anti-parallel to the second
  • the semiconductor switch is designed as an IGBT, MOSFET, JFET, BJT or HEMT. This has the advantage that switching to the conductive limit is simple, wear-free and does not require a lot of energy.
  • Semiconductor switch is, in particular, a normally on semiconductor switch. Alternatively, it is a self-locking semiconductor switch.
  • Figure 1 is a circuit diagram of power electronics
  • Figure 2 is a diagram in which a diode by the
  • FIG. 3 shows a method for determining the temperature of the diode.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of power electronics 1.
  • the power electronics 1 has a commutation circuit 2 and a load L with a resistance part R L on.
  • the commutation circuit 2 has a diode 3 and a
  • the diode 3 and the load L are connected to the semiconductor switch 4 in parallel to one another.
  • the diode 3 and the semiconductor switch 4 are connected to one another in an antiserial manner in the present case. This means that the diode 3 and the semiconductor switch 4 in such a way
  • Commutation circuit 2 are arranged so that a forward direction of the diode 3 is aligned opposite to a forward direction of the conductive semiconductor switch 4.
  • the diode 3 is a separate component.
  • the diode 3 is a body diode of a semiconductor switch embodied as a MOSFET, for example.
  • the semiconductor switch 4 is, for example, an IGBT, MOSFET, JFET, BJT or HEMT, that is to say a semiconductor switch that can be actively switched on and off.
  • the power electronics 1 are connected to a DC voltage source 5.
  • the polarity of the DC voltage source 5 is selected such that when the semiconductor switch 4 is switched off, that is to say non-conductive, no current flow is formed in the commutation circuit 2.
  • the diode 3 is assigned a positive pole 6 of the direct voltage source 5 and the semiconductor switch 4 is assigned a negative pole 7 of the direct voltage source 5.
  • FIG. 2 shows a diagram in which a current profile ID of an electrical current flowing through the diode 3 is shown.
  • a current value of the current flowing through the diode 3 corresponds to a current value of a load current flowing through the load L.
  • an amount of an electrical voltage applied to a gate of semiconductor switch 4 exceeds a gate voltage threshold amount of semiconductor switch 4.
  • Semiconductor switch 4 is therefore electrically conductive after time to. As a result, the electric current flowing through the diode 3 commutates to the semiconductor switch 4 from the time to. This means that between the time to and a time ti, the current value of the electric current flowing through the diode 3 decreases.
  • an electrical return current that is to say an electrical current flowing through the diode 3 opposite to the forward direction of the diode 3 is brought about in the diode 3 after the point in time t 1.
  • the return current has an extreme value L ax , in this case a minimum.
  • Semiconductor switch 4 is switched on or becomes conductive, and the time ⁇ 2 at which the reverse current caused in the diode 3 is the
  • Has extremal value ax is dependent on a temperature of a barrier layer of the diode 3.
  • the time interval is therefore one
  • the temperature of the barrier layer of the diode 3 can thus be determined as a function of the time interval.
  • FIG. 2 also shows a voltage profile VAK one across the diode 3
  • a voltage value of the electrical voltage applied to the diode 3 is essentially constant up to the point in time ⁇ 2. In the area of the point in time ⁇ 2, the voltage value changes rapidly from the previously constant one
  • Has extreme value can be determined by monitoring the voltage profile of the voltage applied to the diode 3.
  • FIG. 3 shows an exemplary method for determining the temperature of the barrier layer of the diode 3 on the basis of a flow chart.
  • a step S1 the electrical voltage applied to the gate of the semiconductor switch 4 is monitored. If it is determined in step S1 that an amount of the voltage applied to the gate exceeds a gate voltage threshold amount, then in a step S2 the point in time at which the amount of the voltage applied to the gate exceeds the gate voltage threshold amount is used as a start signal or as first time determined.
  • step S3 the voltage profile VAK of the electrical voltage applied to the diode 3 is monitored. If it is determined in step S3 that an amount of the voltage applied to the diode 3 is a exceeds the predetermined voltage threshold amount, then in a step S4 the point in time at which the amount of the voltage applied to the diode 3 exceeds the voltage threshold amount is determined as a stop signal or as a second point in time. As an alternative or in addition to this, the presence of the second point in time is determined when an amount of a slope of
  • Voltage curve VAK exceeds a predetermined slope threshold amount.
  • a step S5 the time interval or the duration between the first point in time to and the second point in time ⁇ 2 is determined.
  • a current value of the load current flowing through the load L or through the diode 3 is provided.
  • a step S8 the temperature of the barrier layer of the diode 3 is ultimately determined. According to the exemplary embodiment shown in FIG. 3, this takes place as a function of the determined time interval, the current value of the load current flowing through the diode 3 and the voltage value of the
  • the power electronics 1 has a device 8.
  • the device 8 shown only schematically, is designed to
  • the device 8 is connected in terms of communication technology to measuring devices which transmit the voltage value of the voltage applied to the diode 3 to the device 8, the voltage value of the

Abstract

The invention relates to a method for determining the temperature of a power electronics unit (1) which has at least one commutator circuit (2) and a load (L) which is powered/can be powered by the commutator circuit (2). The commutator circuit (2) comprises a semiconductor switch (4) and a diode (3), wherein the diode (3) and the load (L) are connected in parallel to the semiconductor switch (4). An electric reverse current produced in the diode (3) is monitored after the semiconductor switch (4) has been switched so as to become conductive, and on the basis of the reverse current, the temperature of a barrier layer of the diode (3) is determined. A time interval is ascertained that begins at a first point in time (to), at which the semiconductor switch (4) is switched so as to become conductive, and ends at an ascertained second point in time (t2), at which the reverse current produced in the diode (3) has an extremal value (Lmax), and the temperature of the barrier layer of the diode (3) is determined on the basis of the time interval.

Description

Beschreibung description
Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur einer Leistungselektronik, Method for determining a temperature of power electronics,
Vorrichtung, Leistungselektronik Device, power electronics
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur einer Leistungselektronik, die zumindest eine Kommutierungsschaltung und eine durch die Kommutierungsschaltung bestromte/bestrombare Last aufweist, wobei die Kommutierungsschaltung einen Halbleiterschalter und eine Diode umfasst, wobei die Diode und die Last parallel zueinander mit dem Halbleiterschalter verbunden sind, wobei im Anschluss an ein Leitendschalten des Halbleiterschalters ein in der Diode bewirkter elektrischer Rückstrom überwacht wird, und wobei in The invention relates to a method for determining a temperature of power electronics that have at least one commutation circuit and a load that is energized / can be energized by the commutation circuit, the commutation circuit comprising a semiconductor switch and a diode, the diode and the load being connected to the semiconductor switch in parallel , wherein an electrical reverse current produced in the diode is monitored following the switching on of the semiconductor switch, and wherein in
Abhängigkeit von dem Rückstrom eine Temperatur einer Sperrschicht der Diode bestimmt wird. A temperature of a junction of the diode is determined as a function of the reverse current.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des eingangs genannten Verfahrens. The invention also relates to a device for performing the method mentioned at the beginning.
Ferner betrifft die Erfindung eine Leistungselektronik mit einer derartigen The invention also relates to power electronics with such
Vorrichtung. Contraption.
Stand der Technik State of the art
Leistungshalbleiter, beispielsweise Leistungshalbleiterschalter oder Dioden, einer Leistungselektronik sind im Betrieb der Leistungselektronik enormen Power semiconductors, for example power semiconductor switches or diodes, of power electronics are enormous in the operation of power electronics
Belastungen ausgesetzt. Um die Leistungshalbleiter vor thermischer Überlastung zu schützen, wird häufig eine Temperatur der Leistungshalbleiter Exposed to loads. To protect the power semiconductors from thermal overload, a temperature of the power semiconductors is often used
beziehungsweise der Leistungselektronik bestimmt und die Leistungselektronik in Abhängigkeit von der bestimmten Temperatur betrieben. Zum Bestimmen der Temperatur ist es bekannt, NTC-Temperatursensoren in die Leistungselektronik zu integrieren. Außerdem ist es bekannt, eine or the power electronics determined and the power electronics operated as a function of the specific temperature. To determine the temperature, it is known to integrate NTC temperature sensors into the power electronics. It is also known to be a
temperaturabhängige elektrische Halbleitereigenschaft eines Leistungshalbleiters der Leistungselektronik zu ermitteln und die Temperatur des Leistungshalbleiters in Abhängigkeit von der ermittelten temperaturabhängigen elektrischen to determine temperature-dependent electrical semiconductor property of a power semiconductor of the power electronics and the temperature of the power semiconductor as a function of the determined temperature-dependent electrical
Halbleitereigenschaft zu bestimmen. Beispielsweise handelt es sich bei der Durchlassspannung eines Leistungshalbleiters um eine derartige To determine semiconductor properties. For example, the forward voltage of a power semiconductor is such
temperaturabhängige elektrische Halbleitereigenschaft. temperature-dependent electrical semiconductor property.
Aus der Veröffentlichung„Online High-Power p-i-n Diode Junction Temperature Extraction With Reverse Recovery Fall Storage Charge“, IEEE Trans on Power Electronics, pp. 2558-2567, April 2017 (Luo et al.) geht ein Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur einer Leistungselektronik der eingangs genannten Art hervor. Die Leistungselektronik umfasst dabei eine Kommutierungsschaltung und eine durch die Kommutierungsschaltung bestromte/bestrombare Last. Die Kommutierungsschaltung weist einen Halbleiterschalter und eine Diode auf, wobei die Diode und die Last parallel zueinander mit dem Halbleiterschalter verbunden sind. Der Halbleiterschalter und die Diode bilden insofern eine Kommutierungsschaltung aus, als dass ein in Durchlassrichtung durch die Diode fließender elektrischer Strom im Anschluss an ein Leitendschalten des From the publication "Online High-Power p-i-n Diode Junction Temperature Extraction With Reverse Recovery Fall Storage Charge", IEEE Trans on Power Electronics, pp. 2558-2567, April 2017 (Luo et al.) Discloses a method for determining a temperature of power electronics of the type mentioned at the beginning. The power electronics include a commutation circuit and a load that is energized / can be energized by the commutation circuit. The commutation circuit has a semiconductor switch and a diode, the diode and the load being connected to the semiconductor switch in parallel with one another. The semiconductor switch and the diode form a commutation circuit to the extent that an electrical current flowing through the diode in the forward direction is switched on after the
Halbleiterschalters auf den Halbleiterschalter kommutiert. Das bedeutet, dass ein Stromwert des durch die Diode fließenden Stroms abnimmt und ein Stromwert eines durch den Halbleiterschalter fließenden elektrischen Stroms zeitgleich zunimmt, wobei ein Stromwert eines durch die Last fließenden Laststroms konstant bleibt beziehungsweise durch die Kommutierung nicht beeinflusst wird. Gemäß Luo et al. wird im Anschluss an das Leitendschalten des Semiconductor switch commutates to the semiconductor switch. This means that a current value of the current flowing through the diode decreases and a current value of an electrical current flowing through the semiconductor switch increases at the same time, with a current value of a load current flowing through the load remaining constant or not influenced by the commutation. According to Luo et al. is switched on after the
Halbleiterschalters ein in der Diode bewirkter elektrischer Rückstrom überwacht. Unter einem Rückstrom ist dabei ein elektrischer Strom zu verstehen, der entgegen der Durchlassrichtung einer Diode durch die Diode fließt. Der Semiconductor switch monitors an electrical reverse current produced in the diode. A reverse current is to be understood as an electrical current that flows through the diode against the forward direction of a diode. Of the
Rückstrom kommt dadurch zustande, dass im Anschluss an einen in Reverse current occurs because, following an in
Durchlassrichtung der Diode fließenden Strom restliche Ladungsträger in einer Raumladungszone der Diode vorhanden sind, und dass diese aus der Forward direction of the diode flowing current residual charge carriers are present in a space charge zone of the diode, and that these from the
Raumladungszone entfernt werden. Gemäß Luo et al. wird zum Überwachen des Rückstroms eine mit dem Rückstrom korrespondierende elektrische Spannung einer parasitären Induktivität der Kommutierungsschaltung während des Auftretens des Rückstroms gemessen, und es wird in Abhängigkeit von einer Amplitude eines Spannungsverlaufs der Spannung der parasitären Induktivität als Temperatur der Leistungselektronik die Temperatur der Sperrschicht der Diode bestimmt. Space charge zone are removed. According to Luo et al. For monitoring the return current, an electrical voltage corresponding to the return current of a parasitic inductance of the commutation circuit during the Occurrence of the reverse current is measured, and the temperature of the junction of the diode is determined as a function of an amplitude of a voltage profile of the voltage of the parasitic inductance as the temperature of the power electronics.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Temperatur der Sperrschicht der Diode zuverlässig ermittelt wird. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass ein Zeitintervall ermittelt wird, das mit einem ersten Zeitpunkt, an dem der Halbleiterschalter leitend geschaltet wird beginnt, und das mit einem ermittelten zweiten Zeitpunkt, an dem der in der Diode bewirkte Rückstrom einen Extremalwert aufweist, endet, wobei die The method according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the temperature of the barrier layer of the diode is reliably determined. According to the invention it is provided for this purpose that a time interval is determined which begins with a first point in time at which the semiconductor switch is turned on and which ends with a determined second point in time at which the reverse current produced in the diode has an extreme value, the
Temperatur der Sperrschicht der Diode in Abhängigkeit von dem Zeitintervall bestimmt wird. Die Temperatur der Sperrschicht der Diode wird also in Temperature of the junction of the diode is determined depending on the time interval. The temperature of the junction of the diode is thus in
Abhängigkeit von einer Zeitdauer zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt bestimmt. Es wird dabei davon ausgegangen, dass die Determined as a function of a time period between the first point in time and the second point in time. It is assumed that the
Temperatur der Sperrschicht der Diode mit dem Zeitintervall beziehungsweise der Zeitdauer korrespondiert. Bei dem Zeitintervall handelt es sich demnach um eine temperaturabhängige elektrische Halbleitereigenschaft. Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten Zeitpunkt um einen ermittelten Zeitpunkt. The temperature of the junction of the diode corresponds to the time interval or duration. The time interval is accordingly a temperature-dependent electrical semiconductor property. The first point in time is preferably a determined point in time.
Vorzugsweise wird als erster Zeitpunkt der Zeitpunkt ermittelt, an dem ein Betrag einer an einem Gate des Halbleiterschalters anliegenden elektrischen Spannung einen Gatespannungs-Schwellenbetrag übersteigt. Dabei wird der Preferably, the first point in time is determined to be the point in time at which an amount of an electrical voltage applied to a gate of the semiconductor switch exceeds a gate voltage threshold amount. The
Gatespannungs-Schwellenbetrag derart vorgegeben, dass der Halbleiterschalter mit Überschreiten des Gatespannungs-Schwellenbetrags von einem Gate voltage threshold amount specified in such a way that the semiconductor switch when the gate voltage threshold amount is exceeded by one
nichtleitenden Zustand in einen leitenden Zustand übergeht. Alternativ dazu wird der erste Zeitpunkt vorzugsweise in Abhängigkeit von einem durch den non-conductive state changes into a conductive state. Alternatively, the first point in time is preferably based on one of the
Halbleiterschalter fließenden elektrischen Strom ermittelt. Beispielsweise wird der erste Zeitpunkt dann ermittelt, wenn ein Stromwert des durch den Semiconductor switch detected flowing electrical current. For example, the first point in time is determined when a current value of the
Halbleiterschalter fließenden Stroms einen vorgegebenen Schwellen-Stromwert übersteigt. Semiconductor switch current flowing exceeds a predetermined threshold current value.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein According to a preferred embodiment it is provided that a
Spannungsverlauf einer an der Diode anliegenden elektrischen Spannung zumindest während des Auftretens des Rückstroms überwacht wird, wobei der zweite Zeitpunkt in Abhängigkeit von dem Spannungsverlauf ermittelt wird. Es wird dabei davon ausgegangen, dass der Spannungsverlauf der an der Diode anliegenden elektrischen Spannung mit dem in der Diode bewirkten elektrischen Rückstrom korrespondiert. Somit ist der zweite Zeitpunkt, also der Zeitpunkt, an dem der in der Diode bewirkte Rückstrom den Extremalwert aufweist, in Voltage curve of an electrical voltage applied to the diode is monitored at least during the occurrence of the reverse current, the second point in time being determined as a function of the voltage profile. It is assumed here that the voltage curve of the electrical voltage applied to the diode corresponds to the electrical reverse current produced in the diode. The second point in time, that is to say the point in time at which the reverse current produced in the diode has the extreme value, is thus in
Abhängigkeit von dem Spannungsverlauf ermittelbar. Es handelt sich hierbei um eine technisch einfache Ausgestaltung des Verfahrens. Alternativ dazu wird ein Stromverlauf eines durch die Diode fließenden elektrischen Stroms ermittelt beziehungsweise erfasst, wobei dann der zweite Zeitpunkt in Abhängigkeit von dem Stromverlauf ermittelt wird. Can be determined as a function of the voltage curve. This is a technically simple embodiment of the method. As an alternative to this, a current profile of an electrical current flowing through the diode is determined or recorded, the second point in time then being determined as a function of the current profile.
Vorzugsweise wird als zweiter Zeitpunkt derjenige Zeitpunkt ermittelt, an dem ein Betrag der an der Diode anliegenden Spannung einen vorgegebenen The second point in time preferably determined is that point in time at which an amount of the voltage applied to the diode exceeds a predetermined value
Spannungs-Schwellenbetrag im Anschluss an das Leitendschalten des Voltage threshold amount following the switching on of the
Halbleiterschalters übersteigt. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass den Semiconductor switch exceeds. This has the advantage that the
Stromverlauf definierende, erfasste Spannungswerte direkt mit dem Recorded voltage values defining the current curve directly with the
Schwellenbetrag beziehungsweise Spannungs-Schwellenbetrag verglichen werden. Daraus ergibt sich eine software-technisch unkomplizierte Threshold amount or voltage threshold amount are compared. This results in a software-technically uncomplicated
Durchführbarkeit des Verfahrens. Die Größe des Spannungs-Schwellenbetrags wird dabei zumindest derart vorgegeben, dass ein durch ein Signalrauschen des Spannungsverlaufs bewirkter Extremalwert unterhalb des Spannungs- Schwellenbetrags liegt. Feasibility of the procedure. The size of the voltage threshold amount is predetermined at least in such a way that an extreme value caused by signal noise in the voltage profile is below the voltage threshold amount.
Vorzugsweise wird als zweiter Zeitpunkt derjenige Zeitpunkt ermittelt, an dem ein Betrag einer Steigung des Spannungsverlaufs einen vorgegebenen Steigungs- Schwellenbetrag im Anschluss an das Leitendschalten des Halbleiterschalters übersteigt. Der zweite Zeitpunkt wird also in Abhängigkeit von einem Ausmaß einer Spannungsänderung der an der Diode anliegenden elektrischen Spannung ermittelt. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass auf das Erfassen von Absolutwerten der Spannung verzichtet werden kann. The second point in time is preferably determined to be that point in time at which an amount of a slope in the voltage profile exceeds a predetermined slope threshold amount following the switching on of the semiconductor switch. The second point in time is thus determined as a function of the extent of a voltage change in the electrical voltage applied to the diode. This has the advantage that there is no need to record absolute values of the voltage.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass als zweiter Zeitpunkt derjenige Zeitpunkt ermittelt wird, an dem der Betrag der an der Diode anliegenden Spannung den vorgegebenen Spannungs-Schwellenbetrag im Anschluss an das Leitendschalten des Halbleiterschalters übersteigt und/oder an dem der Betrag der Steigung des Spannungsverlaufs den vorgegebenen According to a preferred embodiment, it is provided that the second point in time is determined at that point in time at which the amount of the voltage applied to the diode exceeds the predetermined voltage threshold amount im Connection to the conductive switching of the semiconductor switch exceeds and / or at which the amount of the slope of the voltage curve exceeds the specified
Steigungs-Schwellenbetrag im Anschluss an das Leitendschalten des Incline threshold amount following the switching on of the
Halbleiterschalter übersteigt. Insbesondere wird als zweiter Zeitpunkt derjenige Zeitpunkt ermittelt, an dem beide der oben genannten Bedingungen vorliegen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Wahrscheinlichkeit eines irrtümlichen Ermittelns des zweiten Zeitpunkts verringert wird. Alternativ dazu wird Semiconductor switch exceeds. In particular, that point in time at which both of the above-mentioned conditions exist is determined as the second point in time. This has the advantage that the probability of an erroneous determination of the second point in time is reduced. Alternatively,
insbesondere als zweiter Zeitpunkt derjenige Zeitpunkt ermittelt, an dem nur eine der beiden Bedingungen vorliegt. Dadurch wird die Empfindlichkeit des in particular, the second point in time is the point in time at which only one of the two conditions is present. This increases the sensitivity of the
Verfahrens gesteigert. Procedure increased.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Temperatur der Sperrschicht der Diode in Abhängigkeit von einem insbesondere vor dem Leitendschalten des Halbleiterschalters durch die Diode fließenden Laststrom bestimmt wird. Unter dem durch die Diode fließenden Laststrom ist dabei ein durch die Diode fließender elektrischer Strom zu verstehen, dessen Stromwert einem Stromwert des zeitgleich durch die Last fließenden Laststroms entspricht. Es wird davon ausgegangen, dass der durch die Diode fließende Laststrom beziehungsweise der Stromwert dieses Stroms den Extremalwert des According to a preferred embodiment it is provided that the temperature of the barrier layer of the diode is determined as a function of a load current flowing through the diode, in particular before the semiconductor switch is turned on. The load current flowing through the diode is to be understood as an electrical current flowing through the diode, the current value of which corresponds to a current value of the load current flowing through the load at the same time. It is assumed that the load current flowing through the diode or the current value of this current is the extreme value of the
Rückstroms beziehungsweise den Zeitpunkt zu dem der Extremalwert des Rückstroms auftritt, beeinflusst. Durch das Berücksichtigen des durch die Diode fließenden Laststroms wird demnach die Genauigkeit beim Bestimmen der Temperatur der Sperrschicht der Diode gesteigert. Reverse current or the point in time at which the extreme value of the reverse current occurs. By taking into account the load current flowing through the diode, the accuracy in determining the temperature of the junction of the diode is accordingly increased.
Vorzugsweise wird die Temperatur der Sperrschicht der Diode in Abhängigkeit von einer an der Leistungselektronik anliegenden Zwischenkreisspannung bestimmt. Bei der Zwischenkreisspannung handelt es sich um die elektrische Spannung, die durch eine mit der Leistungselektronik verbundene Strom- oder Spannungsquelle, insbesondere Gleichspannungsquelle, bereitgestellt wird. Es wird davon ausgegangen, dass auch die an der Leistungselektronik anliegende Zwischenkreisspannung den Extremalwert des Rückstroms beziehungsweise den Zeitpunkt, zu dem der Extremalwert des Rückstroms auftritt, beeinflusst. Durch das Berücksichtigen der Zwischenkreisspannung wird demnach die Genauigkeit beim Bestimmen der Temperatur der Sperrschicht der Diode gesteigert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Temperatur der Sperrschicht der Diode in Abhängigkeit von dem insbesondere vor dem Leitendschalten des Halbleiterschalters durch die Diode fließende Laststrom einerseits und in Abhängigkeit von der an Leistungselektronik anliegenden Zwischenkreisspannung andererseits bestimmt wird. Durch das Berücksichtigen beider der oben genannten Faktoren wird die Genauigkeit beim Bestimmen der Temperatur der Sperrschicht der Diode weiter gesteigert. The temperature of the barrier layer of the diode is preferably determined as a function of an intermediate circuit voltage applied to the power electronics. The intermediate circuit voltage is the electrical voltage that is provided by a current or voltage source, in particular a DC voltage source, connected to the power electronics. It is assumed that the intermediate circuit voltage applied to the power electronics also influences the extreme value of the reverse current or the point in time at which the extreme value of the reverse current occurs. By taking into account the intermediate circuit voltage, the accuracy when determining the temperature of the junction of the diode is increased. According to a preferred embodiment it is provided that the temperature of the barrier layer of the diode is determined depending on the load current flowing through the diode, in particular before the semiconductor switch is switched on, on the one hand and depending on the intermediate circuit voltage applied to the power electronics on the other. By taking both of the above factors into account, the accuracy in determining the junction temperature of the diode is further increased.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur einer Leistungselektronik, die zumindest eine Kommutierungsschaltung und eine durch die Kommutierungsschaltung bestromte/bestrombare Last aufweist, wobei die Kommutierungsschaltung einen Halbleiterschalter und eine Diode umfasst, wobei die Diode und die Last parallel zueinander mit dem Halbleiterschalter verbunden sind, zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 9 dadurch aus, dass die Vorrichtung als Steuergerät speziell dazu hergerichtet ist, bei The device according to the invention for determining a temperature of power electronics, which has at least one commutation circuit and a load that is energized / can be energized by the commutation circuit, wherein the commutation circuit comprises a semiconductor switch and a diode, the diode and the load being connected to the semiconductor switch in parallel with one another with the features of claim 9 characterized in that the device is specially designed as a control device for
bestimmungsgemäßem Gebrauch das erfindungsgemäße Verfahren intended use the inventive method
durchzuführen. Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. perform. This also results in the advantages already mentioned.
Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Further preferred features and combinations of features emerge from what has been described above and from the claims.
Die erfindungsgemäße Leistungselektronik, die zumindest eine The power electronics according to the invention, the at least one
Kommutierungsschaltung und eine durch die Kommutierungsschaltung bestromte/bestrombare Last aufweist, wobei die Kommutierungsschaltung einen Halbleiterschalter und eine Diode umfasst, wobei die Diode und die Last parallel zueinander mit dem Halbleiterschalter verbunden sind, zeichnet sich mit den Merkmalen des Anspruchs 10 durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aus.Has a commutation circuit and a load that is energized / can be energized by the commutation circuit, the commutation circuit comprising a semiconductor switch and a diode, the diode and the load being connected to the semiconductor switch in parallel with one another, is characterized by the device according to the invention.
Auch daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile. Weitere bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus den zuvor This also results in the advantages already mentioned. Further preferred features and combinations of features result from the above
beschriebenen ersten Ansprüchen. described first claims.
Vorzugsweise umfasst die Leistungselektronik zumindest eine zweite The power electronics preferably include at least a second
Kommutierungsschaltung, die einen zweiten Halbleiterschalter und eine zweite Diode aufweist, wobei die Leistungselektronik eine Gleichspannungsquelle aufweist, mit der beide der Kommutierungsschaltungen elektrisch verbunden sind. Die Vorrichtung ist dann vorzugsweise dazu ausgebildet, sowohl die Temperatur der Sperrschicht der Diode als auch die Temperatur der Sperrschicht der zweiten Diode zu bestimmen. Commutation circuit which has a second semiconductor switch and a second diode, the power electronics having a DC voltage source to which both of the commutation circuits are electrically connected are. The device is then preferably designed to determine both the temperature of the barrier layer of the diode and the temperature of the barrier layer of the second diode.
Vorzugsweise ist zumindest eine der Kommutierungsschaltungen als Halbbrücke ausgebildet. Zur Ausbildung einer der Kommutierungsschaltungen als At least one of the commutation circuits is preferably designed as a half bridge. To form one of the commutation circuits as
Halbbrücke ist dem Halbleiterschalter der Kommutierungsschaltung eine antiparallele Diode zugeordnet und der Diode der Kommutierungsschaltung ein antiparalleler Halbleiterschalter. Vorzugsweise bilden die Half-bridge, the semiconductor switch of the commutation circuit is assigned an anti-parallel diode and the diode of the commutation circuit is assigned an anti-parallel semiconductor switch. Preferably the
Kommutierungsschaltung und die zweite Kommutierungsschaltung gemeinsam eine Halbbrücke aus. In diesem Fall ist die zweite Diode antiparallel zu dem Halbleiterschalter geschaltet und die Diode antiparallel zu dem zweiten Commutation circuit and the second commutation circuit together form a half bridge. In this case, the second diode is connected anti-parallel to the semiconductor switch and the diode is connected anti-parallel to the second
Halbleiterschalter. Semiconductor switch.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Leistungselektronik ist vorgesehen, dass der Halbleiterschalter als IGBT, MOSFET, JFET, BJT oder HEMT ausgebildet ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass das Leitendschalten einfach, verschleißfrei und ohne hohen Energieaufwand erfolgt. Bei dem According to a preferred embodiment of the power electronics, it is provided that the semiconductor switch is designed as an IGBT, MOSFET, JFET, BJT or HEMT. This has the advantage that switching to the conductive limit is simple, wear-free and does not require a lot of energy. In which
Halbleiterschalter handelt es sich insbesondere um einen selbstleitenden Halbleiterschalter. Alternativ dazu handelt es sich um einen selbstsperrenden Halbleiterschalter. Semiconductor switch is, in particular, a normally on semiconductor switch. Alternatively, it is a self-locking semiconductor switch.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dazu zeigen The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. To show
Figur 1 ein Schaltbild einer Leistungselektronik, Figure 1 is a circuit diagram of power electronics,
Figur 2 ein Diagramm, in dem ein durch eine Diode der Figure 2 is a diagram in which a diode by the
Leistungselektronik fließender elektrischer Strom und eine an der Diode anliegende elektrische Spannung dargestellt sind und Power electronics flowing electrical current and an electrical voltage applied to the diode are shown and
Figur 3 ein Verfahren zum Bestimmen der Temperatur der Diode. FIG. 3 shows a method for determining the temperature of the diode.
Figur 1 zeigt ein Schaltbild einer Leistungselektronik 1. Die Leistungselektronik 1 weist eine Kommutierungsschaltung 2 und eine Last L mit einem Widerstandsteil RL auf. Die Kommutierungsschaltung 2 weist eine Diode 3 und einen FIG. 1 shows a circuit diagram of power electronics 1. The power electronics 1 has a commutation circuit 2 and a load L with a resistance part R L on. The commutation circuit 2 has a diode 3 and a
Halbleiterschalter 4 auf. Dabei sind die Diode 3 und die Last L parallel zueinander mit dem Halbleiterschalter 4 verbunden. Außerdem sind die Diode 3 und der Halbleiterschalter 4 vorliegend antiseriell miteinander verbunden. Das bedeutet, dass die Diode 3 und der Halbleiterschalter 4 derart in der Semiconductor switch 4 on. The diode 3 and the load L are connected to the semiconductor switch 4 in parallel to one another. In addition, the diode 3 and the semiconductor switch 4 are connected to one another in an antiserial manner in the present case. This means that the diode 3 and the semiconductor switch 4 in such a way
Kommutierungsschaltung 2 angeordnet sind, dass eine Durchlassrichtung der Diode 3 entgegen einer Durchlassrichtung des leitenden Halbleiterschalters 4 ausgerichtet ist. Vorliegend handelt es sich bei der Diode 3 um ein separates Bauteil. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Diode 3 um eine Body-Diode eines beispielsweise als MOSFET ausgebildeten Halbleiterschalters. Bei dem Halbleiterschalter 4 handelt es sich beispielweise um einen IGBT, MOSFET, JFET, BJT oder HEMT, also einen aktiv ein- und ausschaltbaren Halbleiterschalter. Commutation circuit 2 are arranged so that a forward direction of the diode 3 is aligned opposite to a forward direction of the conductive semiconductor switch 4. In the present case, the diode 3 is a separate component. According to a further exemplary embodiment, the diode 3 is a body diode of a semiconductor switch embodied as a MOSFET, for example. The semiconductor switch 4 is, for example, an IGBT, MOSFET, JFET, BJT or HEMT, that is to say a semiconductor switch that can be actively switched on and off.
Die Leistungselektronik 1 ist mit einer Gleichspannungsquelle 5 verbunden. Die Polung der Gleichspannungsquelle 5 ist derart gewählt, dass sich bei ausgeschaltetem, also nichtleitendem, Halbleiterschalter 4 kein Stromfluss in der Kommutierungsschaltung 2 ausbildet. Hierzu ist der Diode 3 ein Pluspol 6 der Gleichspannungsquelle 5 zugeordnet und dem Halbleiterschalter 4 ein Minuspol 7 der Gleichspannungsquelle 5. The power electronics 1 are connected to a DC voltage source 5. The polarity of the DC voltage source 5 is selected such that when the semiconductor switch 4 is switched off, that is to say non-conductive, no current flow is formed in the commutation circuit 2. For this purpose, the diode 3 is assigned a positive pole 6 of the direct voltage source 5 and the semiconductor switch 4 is assigned a negative pole 7 of the direct voltage source 5.
Figur 2 zeigt ein Diagramm, in dem ein Stromverlauf ID eines durch die Diode 3 fließenden elektrischen Stroms dargestellt ist. Vor einem Zeitpunkt to entspricht ein Stromwert des durch die Diode 3 fließenden Stroms einem Stromwert eines durch die Last L fließenden Laststroms. Unmittelbar im Anschluss an den Zeitpunkt to übersteigt ein Betrag einer an einem Gate des Halbleiterschalters 4 anliegenden elektrischen Spannung einen Gatespannungs-Schwellenbetrag des Halbleiterschalters 4. Der Halbleiterschalter 4 ist demnach im Anschluss an den Zeitpunkt to elektrisch leitend. Infolgedessen kommutiert ab dem Zeitpunkt to der durch die Diode 3 fließende elektrische Strom auf den Halbleiterschalter 4. Das bedeutet, dass zwischen dem Zeitpunkt to und einem Zeitpunkt ti der Stromwert des durch die Diode 3 fließenden elektrischen Stroms abnimmt. Zeitgleich nimmt ein Stromwert eines durch den Halbleiterschalter 4 fließenden elektrischen Stroms zu. An dem Zeitpunkt ti ist der Stromwert des durch die Diode 3 fließenden Stroms 0. Im Anschluss an den Zeitpunkt ti werden restliche in einer Raumladungszone der Diode 3 vorhandene Ladungsträger aus der FIG. 2 shows a diagram in which a current profile ID of an electrical current flowing through the diode 3 is shown. Before a point in time to, a current value of the current flowing through the diode 3 corresponds to a current value of a load current flowing through the load L. Immediately after time to, an amount of an electrical voltage applied to a gate of semiconductor switch 4 exceeds a gate voltage threshold amount of semiconductor switch 4. Semiconductor switch 4 is therefore electrically conductive after time to. As a result, the electric current flowing through the diode 3 commutates to the semiconductor switch 4 from the time to. This means that between the time to and a time ti, the current value of the electric current flowing through the diode 3 decreases. At the same time, a current value of an electric current flowing through the semiconductor switch 4 increases. At the time ti, the current value of the current flowing through the diode 3 is 0. Following the time ti, the remaining in a Space charge zone of the diode 3 existing charge carriers from the
Raumladungszone entfernt. Hierdurch wird im Anschluss an den Zeitpunkt ti ein elektrischer Rückstrom, also ein entgegen der Durchlassrichtung der Diode 3 durch die Diode 3 fließender elektrischer Strom, in der Diode 3 bewirkt. Der Rückstrom weist zu einem Zeitpunkt Ϊ2 einen Extremalwert Lax, in diesem Fall ein Minimum, auf. Das Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt to, an dem der Space charge zone removed. As a result, an electrical return current, that is to say an electrical current flowing through the diode 3 opposite to the forward direction of the diode 3, is brought about in the diode 3 after the point in time t 1. At a point in time Ϊ2, the return current has an extreme value L ax , in this case a minimum. The time interval between the time to when the
Halbleiterschalter 4 leitend geschaltet wird beziehungsweise leitend wird, und dem Zeitpunkt Ϊ2, an dem der in der Diode 3 bewirkte Rückstrom den Semiconductor switch 4 is switched on or becomes conductive, and the time Ϊ2 at which the reverse current caused in the diode 3 is the
Extremalwert ax aufweist, ist abhängig von einer Temperatur einer Sperrschicht der Diode 3. Bei dem Zeitintervall handelt es sich also um eine Has extremal value ax is dependent on a temperature of a barrier layer of the diode 3. The time interval is therefore one
temperaturabhängige elektrische Halbleitereigenschaft. Somit ist die Temperatur der Sperrschicht der Diode 3 in Abhängigkeit von dem Zeitintervall ermittelbar. temperature-dependent electrical semiconductor property. The temperature of the barrier layer of the diode 3 can thus be determined as a function of the time interval.
In Figur 2 ist außerdem ein Spannungsverlauf VAK einer an der Diode 3 FIG. 2 also shows a voltage profile VAK one across the diode 3
anliegenden elektrischen Spannung dargestellt. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist ein Spannungswert der an der Diode 3 anliegenden elektrischen Spannung bis zu dem Zeitpunkt Ϊ2 im Wesentlichen konstant. Im Bereich des Zeitpunkts Ϊ2 ändert sich der Spannungswert zügig von dem bislang konstanten applied electrical voltage. As can be seen from FIG. 2, a voltage value of the electrical voltage applied to the diode 3 is essentially constant up to the point in time Ϊ2. In the area of the point in time Ϊ2, the voltage value changes rapidly from the previously constant one
Spannungswert auf einen betragsgrößeren und mit einfachen Mitteln erfassbaren Spannungswert. Somit ist der Zeitpunkt, zu dem der Rückstrom den Voltage value to a larger amount and detectable with simple means voltage value. Thus, the point in time at which the return current is the
Extremalwert aufweist, durch Überwachen des Spannungsverlaufs der an der Diode 3 anliegenden Spannung ermittelbar. Has extreme value, can be determined by monitoring the voltage profile of the voltage applied to the diode 3.
Figur 3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen der Temperatur der Sperrschicht der Diode 3 anhand eines Flussdiagramms. In einem Schritt S1 wird die an dem Gate des Halbleiterschalters 4 anliegende elektrische Spannung überwacht. Wird in dem Schritt S1 festgestellt, dass ein Betrag der an dem Gate anliegenden Spannung einen Gatespannungs-Schwellenbetrag übersteigt, so wird in einem Schritt S2 der Zeitpunkt, an dem der Betrag der an dem Gate anliegenden Spannung den Gatespannungs-Schwellenbetrag übersteigt als Startsignal beziehungsweise als erster Zeitpunkt ermittelt. FIG. 3 shows an exemplary method for determining the temperature of the barrier layer of the diode 3 on the basis of a flow chart. In a step S1, the electrical voltage applied to the gate of the semiconductor switch 4 is monitored. If it is determined in step S1 that an amount of the voltage applied to the gate exceeds a gate voltage threshold amount, then in a step S2 the point in time at which the amount of the voltage applied to the gate exceeds the gate voltage threshold amount is used as a start signal or as first time determined.
In einem Schritt S3 wird der Spannungsverlauf VAK der an der Diode 3 anliegenden elektrischen Spannung überwacht. Wird in dem Schritt S3 festgestellt, dass ein Betrag der an der Diode 3 anliegenden Spannung einen vorgegebenen Spannungs-Schwellenbetrag übersteigt, so wird in einem Schritt S4 der Zeitpunkt, an dem der Betrag der an der Diode 3 anliegenden Spannung den Spannungs-Schwellenbetrag übersteigt als Stoppsignal beziehungsweise als zweiter Zeitpunkt ermittelt. Alternativ oder zusätzlich dazu wird das Vorliegen des zweiten Zeitpunkts ermittelt, wenn ein Betrag einer Steigung des In a step S3, the voltage profile VAK of the electrical voltage applied to the diode 3 is monitored. If it is determined in step S3 that an amount of the voltage applied to the diode 3 is a exceeds the predetermined voltage threshold amount, then in a step S4 the point in time at which the amount of the voltage applied to the diode 3 exceeds the voltage threshold amount is determined as a stop signal or as a second point in time. As an alternative or in addition to this, the presence of the second point in time is determined when an amount of a slope of
Spannungsverlaufs VAK einen vorgegebenen Steigungs-Schwellenbetrag übersteigt. Voltage curve VAK exceeds a predetermined slope threshold amount.
In einem Schritt S5 wird das Zeitintervall beziehungsweise die Zeitdauer zwischen dem ersten Zeitpunkt to und dem zweiten Zeitpunkt Ϊ2 ermittelt. In a step S5, the time interval or the duration between the first point in time to and the second point in time Ϊ2 is determined.
In einem Schritt S6 wird ein Stromwert des durch die Last L beziehungsweise durch die Diode 3 fließenden Laststroms bereitgestellt. In einem Schritt S7 wird ein Spannungswert einer Zwischenkreisspannung, also der elektrischen In a step S6, a current value of the load current flowing through the load L or through the diode 3 is provided. In a step S7, a voltage value of an intermediate circuit voltage, ie the electrical
Spannung zwischen dem Pluspol 6 und dem Minuspol 7 der Voltage between the positive pole 6 and the negative pole 7 of the
Gleichspannungsquelle 5, bereitgestellt. DC voltage source 5 provided.
In einem Schritt S8 wird letztlich die Temperatur der Sperrschicht der Diode 3 ermittelt. Dies geschieht gemäß dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit von dem ermittelten Zeitintervall, dem Stromwert des durch die Diode 3 fließenden Laststroms und dem Spannungswert der In a step S8, the temperature of the barrier layer of the diode 3 is ultimately determined. According to the exemplary embodiment shown in FIG. 3, this takes place as a function of the determined time interval, the current value of the load current flowing through the diode 3 and the voltage value of the
Zwischenkreisspannung. DC link voltage.
Mit Bezug auf Figur 1 weist die Leistungselektronik 1 eine Vorrichtung 8 auf. Die lediglich schematisch dargestellte Vorrichtung 8 ist dazu ausgebildet, das With reference to FIG. 1, the power electronics 1 has a device 8. The device 8, shown only schematically, is designed to
Verfahren zum Bestimmen der Temperatur der Sperrschicht der Diode 3 durchzuführen. Hierzu ist die Vorrichtung 8 kommunikationstechnisch mit Messeinrichtungen verbunden, die der Vorrichtung 8 den Spannungswert der an der Diode 3 anliegenden Spannung, den Spannungswert der Procedure for determining the temperature of the junction of the diode 3 to be carried out. For this purpose, the device 8 is connected in terms of communication technology to measuring devices which transmit the voltage value of the voltage applied to the diode 3 to the device 8, the voltage value of the
Zwischenkreisspannung, und den Stromwert des durch die Diode 3 fließenden Laststroms bereitstellen. Provide intermediate circuit voltage and the current value of the load current flowing through the diode 3.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur einer Leistungselektronik, die zumindest eine Kommutierungsschaltung (2) und eine durch die 1. A method for determining a temperature of power electronics that have at least one commutation circuit (2) and one through the
Kommutierungsschaltung (2) bestromte/bestrombare Last (L) aufweist, wobei die Kommutierungsschaltung (2) einen Halbleiterschalter (4) und eine Diode (3) umfasst, wobei die Diode (3) und die Last (L) parallel zueinander mit dem Commutation circuit (2) having energized / energizable load (L), the commutation circuit (2) comprising a semiconductor switch (4) and a diode (3), the diode (3) and the load (L) being parallel to one another with the
Halbleiterschalter (4) verbunden sind, wobei im Anschluss an ein Leitendschalten des Halbleiterschalters (4) ein in der Diode (3) bewirkter elektrischer Rückstrom überwacht wird, und wobei in Abhängigkeit von dem Rückstrom eine Temperatur einer Sperrschicht der Diode (3) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitintervall ermittelt wird, das mit einem ersten Zeitpunkt (to), an dem der Halbleiterschalter (4) leitend geschaltet wird, beginnt und das mit einem ermittelten zweiten Zeitpunkt fe), an dem der in der Diode (3) bewirkte Semiconductor switches (4) are connected, an electrical return current generated in the diode (3) being monitored following the switching on of the semiconductor switch (4), and a temperature of a junction of the diode (3) being determined as a function of the return current, characterized in that a time interval is determined which begins with a first point in time (to) at which the semiconductor switch (4) is switched on, and that begins with a determined second point in time fe) at which it is effected in the diode (3)
Rückstrom einen Extremalwert (Lax) aufweist, endet, und wobei die Temperatur der Sperrschicht der Diode (3) in Abhängigkeit von dem Zeitintervall bestimmt wird. Reverse current has an extreme value (Lax) ends, and wherein the temperature of the barrier layer of the diode (3) is determined as a function of the time interval.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannungsverlauf (VAK) einer an der Diode (3) anliegenden elektrischen 2. The method according to claim 1, characterized in that a voltage curve (VAK) of an electrical connected to the diode (3)
Spannung zumindest während des Auftretens des Rückstroms überwacht wird, wobei der zweite Zeitpunkt fe) in Abhängigkeit von dem Spannungsverlauf (VAK) ermittelt wird. Voltage is monitored at least during the occurrence of the reverse current, the second point in time fe) being determined as a function of the voltage curve (VAK).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Zeitpunkt fe) derjenige Zeitpunkt ermittelt wird, an dem ein Betrag der an der Diode (3) anliegenden Spannung einen vorgegebenen Spannungs- Schwellenbetrag im Anschluss an das Leitendschalten des Halbleiterschalters (4) übersteigt. 3. The method according to claim 2, characterized in that the second point in time fe) that point in time is determined at which an amount of the voltage applied to the diode (3) exceeds a predetermined voltage threshold amount after the semiconductor switch (4) is turned on .
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Zeitpunkt fe) derjenige Zeitpunkt ermittelt wird, an dem ein Betrag einer Steigung des Spannungsverlaufs (VAK) einen vorgegebenen Steigungs-Schwellenbetrag im Anschluss an das Leitendschalten des Halbleiterschalters (4) übersteigt. 4. The method according to claim 2, characterized in that the second point in time fe) is determined that point in time at which an amount of a slope of the voltage curve (VAK) exceeds a predetermined slope threshold amount following the switching on of the semiconductor switch (4).
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als zweiter Zeitpunkt fe) derjenige Zeitpunkt ermittelt wird, an dem ein Betrag der an der Diode (3) anliegenden Spannung einen vorgegebenen Spannungs- Schwellenbetrag im Anschluss an das Leitendschalten des Halbleiterschalters (4) übersteigt und/oder an dem ein Betrag einer Steigung des Spannungsverlaufs einen vorgegebenen Steigungs-Schwellenbetrag im Anschluss an das 5. The method according to claim 2, characterized in that the second point in time fe) that point in time is determined at which an amount of the voltage applied to the diode (3) exceeds a predetermined voltage threshold amount following the switching on of the semiconductor switch (4) and / or at which an amount of a slope of the voltage profile exceeds a predetermined slope threshold amount following the
Leitendschalten des Halbleiterschalters (4) übersteigt. Conductive switching of the semiconductor switch (4) exceeds.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Sperrschicht der Diode (3) in 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the barrier layer of the diode (3) in
Abhängigkeit von einem insbesondere vor dem Leitendschalten des Dependency on a particular before the conductive switching of the
Halbleiterschalters (4) durch die Diode (3) fließenden Laststrom bestimmt wird. Semiconductor switch (4) through the diode (3) flowing load current is determined.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Sperrschicht der Diode (3) in 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the barrier layer of the diode (3) in
Abhängigkeit von einer an der Leistungselektronik (1) anliegenden Dependency on one of the power electronics (1) applied
Zwischenkreisspannung bestimmt wird. DC link voltage is determined.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch 8. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized
gekennzeichnet, dass die Temperatur der Sperrschicht der Diode (3) in characterized in that the temperature of the barrier layer of the diode (3) in
Abhängigkeit von einem insbesondere vor dem Leitendschalten des Dependency on a particular before the conductive switching of the
Halbleiterschalters (4) durch die Diode (3) fließenden Laststrom einerseits und in Abhängigkeit von einer an der Leistungselektronik (1) anliegenden Semiconductor switch (4) through the diode (3) flowing load current on the one hand and as a function of the power electronics (1) applied
Zwischenkreisspannung andererseits bestimmt wird. Intermediate circuit voltage on the other hand is determined.
9. Vorrichtung (8) zum Bestimmen einer Temperatur einer 9. Device (8) for determining a temperature of a
Leistungselektronik (1), wobei die Leistungselektronik (1) zumindest eine Power electronics (1), the power electronics (1) at least one
Kommutierungsschaltung (2) und eine durch die Kommutierungsschaltung (2) bestromte/bestrombare Last (L) aufweist, wobei die Kommutierungsschaltung (2) einen Halbleiterschalter (4) und eine Diode (3) umfasst, wobei die Diode (3) und die Last (L) parallel zueinander mit dem Halbleiterschalter (4) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (8) als Steuergerät speziell dazu hergerichtet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen. Commutation circuit (2) and a load (L) energized / energizable by the commutation circuit (2), the commutation circuit (2) comprising a semiconductor switch (4) and a diode (3), the diode (3) and the load (L) are connected to the semiconductor switch (4) in parallel to one another, characterized in that the device (8) as a control device is specially designed to carry out the method according to one of claims 1 to 8 when used as intended.
10. Leistungselektronik (1), die zumindest eine Kommutierungsschaltung (2) und eine durch die Kommutierungsschaltung (2) bestromte/bestrombare Last (L) aufweist, wobei die Kommutierungsschaltung (2) einen Halbleiterschalter (4) und eine Diode (3) umfasst, wobei die Diode (3) und die Last (L) parallel zueinander mit dem Halbleiterschalter (4) verbunden sind, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9. 10. Power electronics (1) which have at least one commutation circuit (2) and a load (L) that is energized / can be energized by the commutation circuit (2), the commutation circuit (2) comprising a semiconductor switch (4) and a diode (3), wherein the diode (3) and the load (L) are connected in parallel to one another to the semiconductor switch (4), characterized by a device according to Claim 9.
11. Leistungselektronik nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch 11. Power electronics according to claim 10, characterized by
zumindest eine zweite Kommutierungsschaltung, die einen zweiten at least one second commutation circuit that has a second
Halbleiterschalter und eine zweite Diode aufweist, wobei die Leistungselektronik (1) eine Gleichspannungsquelle (5) aufweist, mit der beide der Has semiconductor switch and a second diode, wherein the power electronics (1) has a DC voltage source (5), with which both of the
Kommutierungsschaltungen elektrisch verbunden sind. Commutation circuits are electrically connected.
12. Leistungselektronik nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Kommutierungsschaltungen als Halbbrücke ausgebildet ist. 12. Power electronics according to one of claims 10 and 11, characterized in that at least one of the commutation circuits is designed as a half bridge.
13. Leistungselektronik nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterschalter (4) als IGBT, MOSFET, JFET, BJT oder HEMT ausgebildet ist. 13. Power electronics according to one of claims 10 to 12, characterized in that the semiconductor switch (4) is designed as an IGBT, MOSFET, JFET, BJT or HEMT.
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