[go: up one dir, main page]

DE102007035825A1 - Electrical device with a semiconductor device - Google Patents

Electrical device with a semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
DE102007035825A1
DE102007035825A1 DE102007035825A DE102007035825A DE102007035825A1 DE 102007035825 A1 DE102007035825 A1 DE 102007035825A1 DE 102007035825 A DE102007035825 A DE 102007035825A DE 102007035825 A DE102007035825 A DE 102007035825A DE 102007035825 A1 DE102007035825 A1 DE 102007035825A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
loss
power semiconductor
current
energy
permanently
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102007035825A
Other languages
German (de)
Inventor
Martin Eisenhardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102007035825A priority Critical patent/DE102007035825A1/en
Priority to PCT/EP2008/058351 priority patent/WO2009015961A1/en
Publication of DE102007035825A1 publication Critical patent/DE102007035825A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • H02P29/68Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive based on the temperature of a drive component or a semiconductor component
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0814Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K2017/0806Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage against excessive temperature
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Einrichtung 1 mit einem Leistungshalbleiter 3 und Mitteln für den Schutz des Leistungshalbleiters 3 vor thermischer Überlastung. Die elektrische Einrichtung 1 umfasst eine Messeinrichtung 4 für die Erfassung des durch den Leistungshalbleiter 3 fließenden Stroms i<SUB>LH</SUB> und eine Überwachungseinrichtung 5, welcher der durch den Leistungshalbleiter 3 fließende Strom i<SUB>LH</SUB> zugeführt wird und in der auf Basis eines den Leistungshalbleiter 3 nachbildenden Modells und des zugeführten Stroms i<SUB>LH</SUB> die Verlustenergie E<SUB>Verlust</SUB> des Leistungshalbleiters 3 ermittelt wird. In Abhängigkeit von der ermittelten Verlustenergie E<SUB>Verlust</SUB> wird der Strom i<SUB>LH</SUB> durch den Leistungshalbleiter 3 gesteuert.The invention relates to an electrical device 1 with a power semiconductor 3 and means for protecting the power semiconductor 3 from thermal overload. The electrical device 1 comprises a measuring device 4 for detecting the current i <SUB> LH </ SUB> flowing through the power semiconductor 3 and a monitoring device 5 which supplies the current i <SUB> LH </ SUB> flowing through the power semiconductor 3 and in which the loss energy E <SUB> loss </ SUB> of the power semiconductor 3 is determined based on a model of the power semiconductor 3 and the supplied current i <SUB> LH </ SUB>. In dependence on the determined loss energy E <SUB> loss </ SUB>, the current i <SUB> LH </ SUB> is controlled by the power semiconductor 3.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine elektrische Einrichtung mit einem Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren für die Steuerung einer elektrischen Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2. Insbesondere kann es sich dabei um eine elektrische Drehfeldmaschine handeln, die in Hybrid- und Elektrofahrzeugen als Antriebsmaschine verwendbar ist. Für den Betrieb einer derartigen Drehfeldmaschine werden Pulswechselrichter eingesetzt. Ein Pulswechselrichter umfasst Halbleiterbauelemente in Gestalt von Leistungshalbleitern, wie beispielsweise MOSFET-Transistoren oder IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor – Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode). Um diese Leistungshalbleiter möglichst gut auszunützen, werden diese möglichst nahe an ihrer Leistungsgrenze betrieben. Die dabei entstehende Verlustwärme erwärmt die Leistungshalbleiter und muss abgeführt werden, da die Leistungshalbleiter nicht oberhalb ihrer Grenztemperatur betrieben werden können, da sie sonst zerstört werden.The The invention relates to an electrical device with a semiconductor device according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates a method for the control of an electrical device according to the preamble of claim 2. In particular, it may be This is an electric induction machine, which is used in hybrid and Electric vehicles can be used as a prime mover. For The operation of such a rotary field machine are pulse inverters used. A pulse inverter includes semiconductor components in the form of power semiconductors, such as MOSFET transistors or IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor - Bipolar Transistor with insulated gate electrode). To this power semiconductors as possible to make good use of, they are as close as possible their power limit operated. The resulting heat loss heats the power semiconductors and must be dissipated because the power semiconductors are not above their limit temperature can be operated, otherwise they will be destroyed.

Es ist bekannt, für die Ableitung der Verlustwärme Kühlkörper und so genannte Heat Pipes einzusetzen. Hierbei handelt es sich um zusätzliche, Kosten verursachende Bauelemente, die zudem einen vergleichsweise großen Bauraum beanspruchen und daher bei beengten Raumverhältnissen nicht ohne weiteres einsetzbar sind.It is known for the dissipation of heat loss Use heat sink and so-called heat pipes. These are additional, cost-causing Components that also have a comparatively large amount of space claim and therefore not in confined spaces without can be used further.

Aus DE 102 27 008 A1 ist weiterhin eine Kühlvorrichtung für Halbleitermodule mit einer Kühlschiene zum Aufnehmen von mindestens einem, insbesondere aktiv gekühlten Halbleitermodul bekannt, mit mindestens einem ersten Kanal in der Kühlerschiene zum Durchleiten eines insbesondere flüssigen Kühlmediums und mit mindestens einem zweiten Kanal in der Kühlerschiene zum Zuführen und/oder Rückführen des Kühlmediums zum/vom Halbleitermodul.Out DE 102 27 008 A1 Furthermore, a cooling device for semiconductor modules with a cooling rail for receiving at least one, in particular actively cooled semiconductor module is known, with at least one first channel in the radiator rail for passing a particular liquid cooling medium and at least one second channel in the radiator rail for supplying and / or recycling the cooling medium to / from the semiconductor module.

Es ist weiterhin bekannt, die Temperatur eines Leistungshalbleiters zu überwachen und die Belastung des Leistungshalbleiters zu reduzieren, wenn die Temperatur einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Die Belastung kann dadurch reduziert werden, dass der durch den Leistungshalbleiter fließende Strom verringert wird. Diese Lösung setzt einen Temperatursensor voraus, der entweder unmittelbar auf dem Leistungshalbleiter selbst oder in dessen unmittelbarer Nähe montiert werden muss. Wenn der Leistungshalbleiter in einer Hochspannungsumgebung eingesetzt wird, muss das Ausgangssignal des Temperatursensors zudem über eine Potentialtrennung zu einer Auswerteeinrichtung geleitet werden, was einen zusätzlichen Aufwand erfordert.It is also known, the temperature of a power semiconductor to monitor and load the power semiconductor reduce when the temperature exceeds a predetermined threshold. The load can be reduced by the Power semiconductors flowing current is reduced. These Solution requires a temperature sensor that either directly on the power semiconductor itself or in the immediate vicinity Must be mounted near. When the power semiconductor is used in a high voltage environment, the output signal of the Temperature sensor also via a potential separation be passed to an evaluation, what an additional Effort required.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Technische AufgabeTechnical task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der gattungsgemäßen Art den Schutz eines Leistungshalbleiters zu verbessern.Of the Invention is based on the object at a device of generic type the protection of a power semiconductor to improve.

Technische LösungTechnical solution

Ausgehend von einer elektrischen Einrichtung der gattungsgemäßen Art wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Eine Verbesserung des Schutzes eines Leistungshalbleiters ergibt sich erfindungsgemäß insbesondere dadurch, dass die elektrische Einrichtung eine Messeinrichtung für die Erfassung des durch den Leistungshalbleiter fließenden Stroms umfasst, dass die elektrische Einrichtung weiter eine Überwachungseinrichtung umfasst, welcher der durch den Leistungshalbleiter fließende Strom zugeführt wird und in der auf Basis eines den Leistungshalbleiter nachbildenden Modells und des zugeführten Stroms die Verlustenergie des Leistungshalbleiters ermittelt wird und dass in Abhängigkeit von der ermittelten Verlustenergie der Strom durch den Leistungshalbleiter gesteuert wird.outgoing from an electrical device of the generic type This object is achieved by the features mentioned in claim 1 solved. An improvement in the protection of a power semiconductor results according to the invention in particular by that the electrical device is a measuring device for the detection of the current flowing through the power semiconductor Electricity includes that the electrical device further comprises a monitoring device which is the one flowing through the power semiconductor Power is supplied and in the on the basis of a power semiconductor simulating Model and the current supplied the loss energy of the Power semiconductor is determined and that depending from the determined energy loss of the current through the power semiconductor is controlled.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren für die Steuerung einer elektrischen Einrichtung mit einem Leistungshalbleiter und Mitteln für den Schutz des Leistungshalbleiters vor thermischer Überlastung ist dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Leistungshalbleiter fließende Strom erfasst wird, dass ein Messwert dieses Stroms einer Überwachungseinrichtung zugeführt wird, in welcher auf Basis eines den Leistungshalbleiter nachbildenden Modells und des zugeführten Messwerts des Stroms die Verlustenergie des Leistungshalbleiters ermittelt wird, und dass in Abhängigkeit von der ermittelten Verlustenergie der Strom durch den Leistungshalbleiter gesteuert wird.One inventive method for the control an electrical device with a power semiconductor and Means for protecting the power semiconductor from thermal overload is characterized in that by the power semiconductor flowing current is detected, that is a reading of that Power supplied to a monitoring device is, in which on the basis of a simulating the power semiconductor Model and the supplied reading of the current the loss energy of the power semiconductor is determined, and that depending from the determined energy loss of the current through the power semiconductor is controlled.

Besonders vorteilhaft wird für den Leistungshalbleiter dabei ein Wert für den dauerhaft zulässigen Strom festgelegt, und die Verlustenergie in der Überwachungseinrichtung nach einer unten noch näher erläuterten Beziehung ermittelt, wenn der durch den Leistungshalbleiter fließende Strom größer ist als der dauerhaft zulässige Strom.Especially advantageous for the power semiconductor in this case Value for the permanently allowed current set, and the energy lost in the monitoring device a relationship explained in more detail below, when the current flowing through the power semiconductor is greater than the permanently allowed Electricity.

Weiterhin wird dabei vorteilhaft für die Verlustenergie ein Grenzwert vorgegeben, bei dessen Überschreitung der durch den Leistungshalbleiter fließende Strom auf den als dauerhaft zulässigen Strom gesteuert wird. Wenn der durch den Leistungshalbleiter fließende Strom kleiner ist als der dauerhaft zulässige Strom, wird die Verlustenergie vorteilhaft nach einer zweiten, unten noch näher erläuterten Beziehung ermittelt.Furthermore, a limit value is advantageously predetermined for the energy loss, exceeding which the current flowing through the power semiconductor is controlled to the current that is permissible as a permanent current. When the current flowing through the power semiconductor is smaller than the permissible current, the loss energy becomes advantageous determined according to a second, explained in more detail below relationship.

Vorteilhaft wird dabei auch ein Grenzwert für die Verlustenergie festgelegt, bei deren Unterschreiten der durch den Leistungshalbleiter fließende Strom auf einen oberhalb des dauerhaft zulässigen Stroms liegenden Strom gesteuert wird.Advantageous a limit value for the energy loss is also defined when it falls below the current flowing through the power semiconductor current to one above the permanently permissible current lying Power is controlled.

Vorteilhaft werden die erfindungsgemäße Einrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren für den Schutz eines Pulswechselrichters eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs eingesetzt.Advantageous be the inventive device and the inventive method for protection a pulse inverter of an electric or hybrid vehicle used.

Dabei kann die Überwachungseinrichtung vorteilhaft örtlich entfernt von dem zu schützenden Leistungshalbleiter angeordnet sein, da ihr nur ein Messwert des durch den Leistungshalbleiter fließenden Stroms zugeführt werden muss. Eventuelle Beschränkungen hinsichtlich des Einbauraums in unmittelbarer Nachbarschaft des Leistungshalbleiters müssen daher nicht berücksichtigt werden.there the monitoring device can advantageously locally remote from the power semiconductor to be protected be, since its only a reading of the power semiconductor must be supplied to flowing electricity. any Restrictions on the installation space in the immediate Neighborhood of the power semiconductor must therefore not be taken into account.

Besonders vorteilhaft kann die Überwachungseinrichtung auch als Softwaremodul eines Steuerprogramms für eine elektrische Einrichtung mit einem Leistungshalbleiter realisiert sein.Especially Advantageously, the monitoring device can also be used as a software module a control program for an electrical device be realized with a power semiconductor.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung und den Unteransprüchen.Further Benefits result from the description, the drawing and the Dependent claims.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:embodiments The invention will be described in more detail below with reference to the drawing explained. Showing:

1 ein Blockschaltbild einer elektrischen Einrichtung mit einem Leistungshalbleiter; 1 a block diagram of an electrical device with a power semiconductor;

2 ein Ablaufdiagramm. 2 a flowchart.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer elektrischen Einrichtung 1 mit mindestens einem Leistungshalbleiter 3. Der Leistungshalbleiter 3 ist mit einer Stromquelle 2 verbunden, die den Leistungshalbleiter 3 mit Strom versorgt. Weiter ist der Leistungshalbleiter 3 mit einer Messeinrichtung 4 verbunden, die den durch den Leistungshalbleiter 3 fließenden Strom iLH erfasst. Die Messeinrichtung 4 ist mit einer Überwachungseinrichtung 5 verbunden, die ihrerseits ausgangsseitig mit der Stromquelle 2 verbunden ist. In der Überwachungseinrichtung 5 ist ein Modell des Leistungshalbleiters 3 hinterlegt. Auf Basis dieses Modells und des von der Messeinrichtung 4 erfassten Stroms durch den Leistungshalbleiter 3 ermittelt die Überwachungseinrichtung 5 die in dem Leistungshalbleiter 3 entstehende Verlustleistung EVerlust. In Abhängigkeit von der ermittelten Verlustleistung steuert die Überwachungseinrichtung 5 über die Stromquelle 2 den dem Leistungshalbleiter 3 zugeführten Strom.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. 1 shows a block diagram of an electrical device 1 with at least one power semiconductor 3 , The power semiconductor 3 is with a power source 2 connected to the power semiconductor 3 powered. Next is the power semiconductor 3 with a measuring device 4 connected by the power semiconductor 3 flowing current i LH detected. The measuring device 4 is with a monitoring device 5 connected, in turn, the output side with the power source 2 connected is. In the monitoring device 5 is a model of the power semiconductor 3 deposited. Based on this model and that of the measuring device 4 detected current through the power semiconductor 3 determines the monitoring device 5 in the power semiconductor 3 resulting power loss E Loss . Depending on the determined power loss controls the monitoring device 5 via the power source 2 the power semiconductor 3 supplied power.

Dieses Verfahren wird im Folgenden unter Bezug auf das in 2 dargestellte Ablaufdiagramm weiter erläutert. Schritt 20 wird als Startpunkt angenommen. In dem Schritt 21 wird der Leistungshalbleiter 3 mit Strom beaufschlagt, wodurch dieser sich, infolge der dabei entstehenden Verlustwärme, erhitzt. In dem Schritt 22 wird mit Hilfe der Messeinrichtung 4 der durch den Leistungshalbleiter 3 fließende Strom erfasst. In Schritt 23 wird geprüft, ob der durch den Leistungshalbleiter 3 fließende Strom kleiner, gleich oder größer als ein dauerhaft zulässiger Stromwert iLH_Dauer ist. Ist der dem Leistungshalbleiter 3 zugeführte Strom iLH größer als der dauerhaft zulässige Strom iLH_Dauer, wird dieser Messwert des Stroms in dem Schritt 25 der Überwachungseinrichtung 5 zugeführt, die auf der Basis des in ihr hinterlegten Modells des Leistungshalbleiters 3 und des ihr zugeführten Messwerts des Stroms die in dem Leistungshalbleiter 3 entstehende Verlustleistung EVerlust berechnet. In dem Schritt 28 wird überprüft, ob die Verlustleistung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Ist dies der Fall, wird in dem Schritt 30, über die entsprechende Steuerung der Stromquelle 2, der dem Leistungshalbleiter 3 zugeführte Strom auf den dauerhaft zulässigen Stromwert iLH_Dauer reduziert.This method will be described below with reference to in 2 illustrated flowchart explained further. step 20 is assumed as a starting point. In the step 21 becomes the power semiconductor 3 energized, causing it, as a result of the resulting heat loss, heated. In the step 22 is using the measuring device 4 by the power semiconductor 3 flowing current is detected. In step 23 it is checked if the by the power semiconductors 3 flowing current is smaller, equal to or greater than a permanently permissible current value i LH_Dauer . Is that the power semiconductors 3 supplied current i LH greater than the permanent allowable current i LH_Duration , this reading of the current in the step 25 the monitoring device 5 supplied on the basis of the stored in her model of the power semiconductor 3 and the measured value of the current supplied to it in the power semiconductor 3 resulting power loss E Loss calculated. In the step 28 it is checked whether the power loss exceeds a predetermined limit. If this is the case, in the step 30 , via the appropriate control of the power source 2 , the power semiconductor 3 supplied current reduced to the permanently permissible current value i LH_Dauer .

Wenn sich in dem Schritt 23 herausstellt, dass der durch den Leistungshalbleiter 3 fließende Strom kleiner ist als der dauerhaft zulässige Strom, wird dieser Messwert in dem Schritt 24 der Überwachungseinrichtung 5 zugeführt, die die auf der Basis des in ihr hinterlegten Modells des Leistungshalbleiters 3 und des ihr zugeführten Messwerts des Stroms die in dem Leistungshalbleiter 3 entstehende Verlustleistung EVerlust berechnet. In dem Schritt 26 wird überprüft, ob die in der Überwachungseinrichtung 5 ermittelte Verlustleistung EVerlust den Wert Null annimmt. Ist dies der Fall, wird in dem Schritt 29, über die entsprechende Steuerung der Stromquelle 2, der dem Leistungshalbleiter 3 zugeführte Strom auf einen den dauerhaft zulässigen Stromwert iLH_Dauer übersteigenden Wert iLH_Grenz erhöht.When in the step 23 turns out that by the power semiconductor 3 flowing current is less than the permanent allowable current, this reading is in the step 24 the monitoring device 5 fed on the basis of the stored in her model of the power semiconductor 3 and the measured value of the current supplied to it in the power semiconductor 3 resulting power loss E Loss calculated. In the step 26 It checks if the monitoring device 5 determined power loss E loss takes the value zero. If this is the case, in the step 29 , via the appropriate control of the power source 2 , the power semiconductor 3 supplied current to a permanently permissible current value i LH_Dauer exceeding value i LH_Grenz increased.

Wird in dem Schritt 23 festgestellt, dass der gemessene Strom iLH durch den Leistungshalbleiter 3 im Wesentlichen genau so groß ist wie der dauerhaft zulässige Strom iLH_Dauer, dann wird zu dem Schritt 27 übergeleitet. Dies bedeutet, dass in der Überwachungseinrichtung 5 kein Beitrag zu der Verlustenergie berechnet wird.Will in the step 23 found that the measured current i LH through the power semiconductor 3 is essentially as large as the permanent allowable current i LH_Duration , then becomes the step 27 reconciled. This means that in the monitoring device 5 no contribution to the loss energy is calculated.

Zusammengefasst lassen sich also im Wesentlichen die folgenden Fallgestaltungen unterscheiden:In summary, in the We significantly differentiate the following situations:

Fall A:Case A:

Der Strom in dem Leistungshalbleiter iLH ist größer als der dauerhaft erlaubte Strom iLH_Dauer.The current in the power semiconductor i LH is greater than the permanently allowed current i LH_Dauer .

Jetzt wird die die Verlustenergie nach folgender Beziehung berechnet: EVerlust = EVerlust_Alt + ∫PVerlust(iLH – iLH_Dauer)dt (1) Now the energy of loss is calculated according to the following relation: e loss = E Verlust_Alt + ∫P loss (i LH - i LH_Dauer ) dt (1)

Wenn nun EVerlust > EVerlust_Grenz dann wird der durch den Leistungshalbleiter fließende Strom auf den dauerhaft zulässigen Strom iLH_Dauer reduziert.If now E loss > E loss_limit then the current flowing through the power semiconductor is reduced to the permanently allowable current i LH_Duration .

Fall B:Case B:

Der durch den Leistungshalbleiter fließende Strom iLH ist genau so groß wie der dauerhaft zulässige Strom iLH_Dauer. In diesem Fall ist nicht mit einer Überlastung des Leistungshalbleiters 3 zu rechnen.The current i LH flowing through the power semiconductor is exactly the same as the permanently permissible current i LH_Dauer . In this case is not with an overload of the power semiconductor 3 to count.

Fall C:Case C:

Der durch den Leistungshalbleiter 3 fließende Strom iLH ist kleiner als der dauerhaft zulässige Strom ILH_Dauer. Jetzt wird die Verlustenergie nach der folgenden Beziehung berechnet: EVerlust = EVerlust_Alt – ∫PVerlust(iLH – iLH_Dauer)dt (2) The by the power semiconductor 3 flowing current i LH is less than the permanently permissible current I LH_Dauer . Now the loss energy is calculated according to the following relationship: e loss = E Verlust_Alt - ∫P loss (i LH - i LH_Dauer ) dt (2)

Wenn EVerlust = 0, dann wird der maximal mögliche Strom iLH auf den kurzzeitig möglichen Grenzstrom iLH_Grenz erhöht. Die Berechnung der Verlustenergie wird angehalten.If E loss = 0, then the maximum possible current i LH is increased to the short-term possible limit current i LH_Grenz . The calculation of the loss energy is stopped.

In den vorstehend genannten Beziehungen (1) und (2) bedeuten:

iLH:
Strom durch den Leistungshalbleiter;
iLH_Dauer:
Strom durch den Leistungshalbleiter, der dauerhaft fließen kann ohne den Leistungshalbleiter zu beschädigen;
iLH_Grenz:
Grenzstrom durch den Leistungshalbleiter, der kurzzeitig fließen kann ohne den Leistungshalbleiter zu beschädigen;
EVerlust:
Verlustenergie;
EVerlust_Alt:
im jeweils letzten Zyklus berechnete Verlustenergie;
EVerlust_Grenz:
Grenze der Verlustenergie, die nicht überschritten werden soll;
PVerlust(iLH – iLH_Dauer):
Verlustleistung, die abhängig ist von der Differenz des Stroms durch den Leistungshalbleiter und dem dauerhaft möglichen Strom durch den Leistungshalbleiter.
In the aforementioned relationships (1) and (2),
i LH :
Current through the power semiconductor;
i LH_Duration :
Current through the power semiconductor that can flow permanently without damaging the power semiconductor;
i LH_Grenz :
Limiting current through the power semiconductor, which can flow for a short time without damaging the power semiconductor;
E loss :
Loss of energy;
E loss_old :
Loss energy calculated in the last cycle;
E loss_limit :
Limit of the loss energy that should not be exceeded;
P loss (i LH - i LH_Duration ):
Power loss, which is dependent on the difference of the current through the power semiconductor and the permanently possible current through the power semiconductor.

Besonders vorteilhaft werden die elektrische Einrichtung und das Verfahren zu deren Steuerung in Verbindung mit einem Pulswechselrichter eingesetzt, der Bestandteil der Energieversorgung eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs ist.Especially advantageous are the electrical device and the method used for their control in conjunction with a pulse-controlled inverter, the Part of the energy supply of an electric or hybrid vehicle is.

Besonders vorteilhaft wird die Überwachungseinrichtung 5 als Softwaremodul eines Steuerprogramms für die Steuerung der elektrischen Einrichtung realisiert.Particularly advantageous is the monitoring device 5 realized as a software module of a control program for the control of the electrical device.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 10227008 A1 [0003] - DE 10227008 A1 [0003]

Claims (10)

Elektrische Einrichtung (1) mit einem Leistungshalbleiter (3) und Mitteln für den Schutz des Leistungshalbleiters (3) vor thermischer Überlastung, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Einrichtung (1) eine Einrichtung (4) für die Erfassung des durch den Leistungshalbleiter (3) fließenden Stroms (iLH) umfasst, dass die elektrische Einrichtung (1) weiter eine Überwachungseinrichtung (5) umfasst, Welcher der durch den Leistungshalbleiter (3) fließende Strom (iLH) zugeführt Wird und in der auf Basis eines den Leistungshalbleiter (3) nachbildenden Modells und des zugeführten Stroms die Verlustenergie (EVerlust) des Leistungshalbleiters (3) ermittelt wird und dass in Abhängigkeit von der ermittelten Verlustenergie (EVerlust) der Strom (iLH) durch den Leistungshalbleiter (3) gesteuert wird.Electrical device ( 1 ) with a power semiconductor ( 3 ) and means for protecting the power semiconductor ( 3 ) against thermal overload, characterized in that the electrical device ( 1 ) An institution ( 4 ) for the detection by the power semiconductor ( 3 ) flowing current (i LH ) comprises that the electrical device ( 1 ) a monitoring device ( 5 ) Which of the power semiconductors ( 3 ) flowing current (i LH ) is supplied and in the on the basis of a power semiconductor ( 3 ) model and the current supplied the loss energy (E loss ) of the power semiconductor ( 3 ) is determined and that in dependence on the determined energy loss (E loss ) of the current (i LH ) by the power semiconductor ( 3 ) is controlled. Verfahren für die Steuerung einer elektrischen Einrichtung (1) mit einem Leistungshalbleiter (3) und Mitteln für den Schutz des Leistungshalbleiters (3) vor thermischer Überlastung, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Leistungshalbleiter (3) fließende Strom (iLH) erfasst wird, dass ein Messwert dieses Stroms (iLH) einer Überwachungseinrichtung (5) zugeführt wird, in welcher auf Basis eines den Leistungshalbleiter (3) nachbildenden Modells und des zugeführten Messwerts des Stroms (iLH) die Verlustenergie (EVerlust) des Leistungshalbleiters (3) ermittelt wird, und dass in Abhängigkeit von der ermittelten Verlustenergie (EVerlust) der Strom (iLH) durch den Leistungshalbleiter (3) gesteuert wird.Method for controlling an electrical device ( 1 ) with a power semiconductor ( 3 ) and means for protecting the power semiconductor ( 3 ) before thermal overload, characterized in that the by the power semiconductor ( 3 ) current (i LH ) is detected, that a measured value of this current (i LH ) of a monitoring device ( 5 ) is supplied, in which on the basis of a power semiconductor ( 3 ) model and the supplied measured value of the current (i LH ) the loss energy (E loss ) of the power semiconductor ( 3 ), and that in dependence on the determined energy loss (E loss ) of the current (i LH ) by the power semiconductor ( 3 ) is controlled. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Leistungshalbleiter (3) ein Wert für den dauerhaft zulässigen Strom (iLH_Dauer) festgelegt wird, und dass die Verlustenergie (EVerlust) in der Überwachungseinrichtung (5) nach folgender Beziehung ermittelt wird, wenn der durch den Leistungshalbleiter (3) fließende Strom (iLH) größer ist als der dauerhaft zulässige Strom: EVerlust = EVerlust_Alt + ∫PVerlust(iLH – iLH_Dauer)dt, mit iLH: Strom durch den Leistungshalbleiter; iLH_Dauer: Strom durch den Leistungshalbleiter, der dauerhaft fließen kann ohne den Leistungshalbleiter zu beschädigen; iLH_Grenz: Grenzstrom durch den Leistungshalbleiter, der kurzzeitig fließen kann ohne den Leistungshalbleiter zu beschädigen; EVerlust: Verlustenergie; EVerlust_Alt: im jeweils letzten Zyklus berechnete Verlustenergie; EVerlust_Grenz: Grenze der Verlustenergie, die nicht überschritten werden soll; PVerlust(iLH – iLH_Dauer): Verlustleistung, die abhängig ist von der Differenz des Stroms durch den Leistungshalbleiter und dem dauerhaft möglichen Strom durch den Leistungshalbleiter.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the power semiconductor ( 3 ) a value for the permanently permissible current (i LH_Dauer ) is set, and that the loss energy (E loss ) in the monitoring device ( 5 ) is determined according to the following relationship when the power semiconductor ( 3 ) flowing current (i LH ) is greater than the permanently permissible current: e loss = E Verlust_Alt + ∫P loss (i LH - i LH_Dauer ) Dt, with i LH : current through the power semiconductor; i LH_Duration : current through the power semiconductor, which can flow permanently without damaging the power semiconductor; i LH_Grenz : limiting current through the power semiconductor, which can flow for a short time without damaging the power semiconductor; E loss : loss energy; E Loss_Old : Loss energy calculated in the last cycle; E loss_limit : limit of the loss energy that should not be exceeded; P loss (i LH - i LH_Duration ): Power loss, which depends on the difference of the current through the power semiconductor and the permanently possible current through the power semiconductor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verlustenergie (EVerlust) ein Grenzwert (EVerlust_Grenz) vorgegeben wird und dass bei Überschreiten des Grenzwerts (EVerlust_Grenz) der durch den Leistungshalbleiter (3) fließende Strom (iLH) auf den als dauerhaft zulässigen Strom (iLH_Dauer) gesteuert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a limit value (E loss_limit ) is specified for the energy loss (E loss ) and that, when the limit value (E loss_limit ) is exceeded, the value determined by the power semiconductor (E 3 ) flowing current (i LH ) is controlled as the permanently permissible current (i LH_Dauer ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Leistungshalbleiter (3) ein Wert für den dauerhaft zulässigen Strom (iLH_Dauer) festgelegt wird, und dass die Verlustenergie (EVerlust) in der Überwachungseinrichtung (5) nach folgender Beziehung ermittelt wird, wenn der durch den Leistungshalbleiter (3) fließende Strom (iLH) kleiner ist als der dauerhaft zulässige Strom (iLH): EVerlust = EVerlust_Alt – ∫PVerlust(iLH – iLH_Dauer)dt, mit iLH: Strom durch den Leistungshalbleiter; iLH_Dauer: Strom durch den Leistungshalbleiter, der dauerhaft fließen kann ohne den Leistungshalbleiter zu beschädigen; iLH_Grenz: Grenzstrom durch den Leistungshalbleiter, der kurzzeitig fließen kann ohne den Leistungshalbleiter zu beschädigen; EVerlust: Verlustenergie; EVerlust_Alt: im jeweils letzten Zyklus berechnete Verlustenergie; EVerlust_Grenz: Grenze der Verlustenergie, die nicht überschritten werden soll; PVerlust(iLH – iLH_Dauer): Verlustleistung, die abhängig ist von der Differenz des Stroms durch den Leistungshalbleiter und dem dauerhaft möglichen Strom durch den Leistungshalbleiter.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the power semiconductor ( 3 ) a value for the permanently permissible current (i LH_Dauer ) is set, and that the loss energy (E loss ) in the monitoring device ( 5 ) is determined according to the following relationship when the power semiconductor ( 3 ) flowing current (i LH ) is smaller than the permanently permissible current (i LH ): e loss = E Verlust_Alt - ∫P loss (i LH - i LH_Dauer ) Dt, with i LH : current through the power semiconductor; i LH_Duration : current through the power semiconductor, which can flow permanently without damaging the power semiconductor; i LH_Grenz : limiting current through the power semiconductor, which can flow for a short time without damaging the power semiconductor; E loss : loss energy; E Loss_Old : Loss energy calculated in the last cycle; E loss_limit : limit of the loss energy that should not be exceeded; P loss (i LH - i LH_Duration ): Power loss, which depends on the difference of the current through the power semiconductor and the permanently possible current through the power semiconductor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verlustenergie (EVerlust) ein Grenzwert (EVerlust_Grenz) vorgegeben wird und dass bei Unterschreiten des Grenzwerts (EVerlust_Grenz) der durch den Leistungshalbleiter (3) fließende Strom (iLH) auf einen oberhalb des dauerhaft zulässigen Stroms (iLH_Dauer) liegenden Strom (iLH_Grenz) gesteuert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the loss energy (E loss ) a limit value (E loss_limit ) is specified and that falls below the limit value (E Verlust_Grenz ) by the power semiconductor (E 3 ) flowing current (i LH ) is controlled to a current above the permanently permissible current (i LH_Dauer ) current (i LH_Grenz ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Leistungshalbleiter (3) ein Wert für den dauerhaft zulässigen Strom (iLH) festgelegt wird, und dass in der Überwachungseinrichtung (5) keine Ermittlung der Verlustenergie (EVerlust) und keine Steuerung des durch den Leistungshalbleiter (3) fließenden Stroms (iLH) durchgeführt wird, wenn der durch den Leistungshalbleiter (3) fließende Strom (iLH) im Wesentlichen dem dauerhaft zulässigen Strom (iLH_Dauer) entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the power semiconductor ( 3 ) a value for the permanently permissible current (i LH ) is set, and that in the monitoring device ( 5 ) no determination of the loss energy (E loss ) and no control by the power semiconductor ( 3 ) current flowing (i LH ) is performed when the by the power semiconductor ( 3 ) flowing current (i LH ) essenli corresponds to the permissible current (i LH_Dauer ). Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (5) als Softwaremodul realisiert ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the monitoring device ( 5 ) is implemented as a software module. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwendung bei einem Pulswechselrichter eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs.Device according to one of the preceding claims, characterized by their use in a pulse inverter an electric or hybrid vehicle. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Anwendung bei der Steuerung eines Pulswechselrichters bei einem Elektro- oder Hybridfahrzeug.Method according to one of the preceding claims, characterized by its application in the control of a pulse inverter in an electric or hybrid vehicle.
DE102007035825A 2007-07-31 2007-07-31 Electrical device with a semiconductor device Ceased DE102007035825A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007035825A DE102007035825A1 (en) 2007-07-31 2007-07-31 Electrical device with a semiconductor device
PCT/EP2008/058351 WO2009015961A1 (en) 2007-07-31 2008-06-30 Electrical device having a semiconductor component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007035825A DE102007035825A1 (en) 2007-07-31 2007-07-31 Electrical device with a semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007035825A1 true DE102007035825A1 (en) 2009-02-05

Family

ID=39758820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007035825A Ceased DE102007035825A1 (en) 2007-07-31 2007-07-31 Electrical device with a semiconductor device

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007035825A1 (en)
WO (1) WO2009015961A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011084230A1 (en) * 2011-10-10 2013-04-11 Robert Bosch Gmbh Method for operating a converter for a starter motor
WO2014135294A3 (en) * 2013-03-04 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Method for the overload operation of a semiconductor switch of an electrified motor vehicle and means for implementing said method
WO2019219214A1 (en) * 2018-05-18 2019-11-21 Gkn Automotive Ltd. Method for operating an electrical machine

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2511348A (en) * 2013-02-28 2014-09-03 Control Tech Ltd Thermal Model

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10227008A1 (en) 2002-06-18 2004-01-15 Robert Bosch Gmbh Cooling device for semiconductor modules

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5723915A (en) * 1992-12-04 1998-03-03 Texas Instruments Incorporated Solid state power controller
JP3695023B2 (en) * 1996-11-27 2005-09-14 日産自動車株式会社 Electric vehicle overload prevention device
US6011416A (en) * 1997-02-19 2000-01-04 Harness System Technologies Research Ltd. Switch circuit having excess-current detection function
US6600641B2 (en) * 1999-10-22 2003-07-29 Motorola, Inc. Overcurrent protection for the series fuse

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10227008A1 (en) 2002-06-18 2004-01-15 Robert Bosch Gmbh Cooling device for semiconductor modules

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011084230A1 (en) * 2011-10-10 2013-04-11 Robert Bosch Gmbh Method for operating a converter for a starter motor
FR2981128A1 (en) * 2011-10-10 2013-04-12 Bosch Gmbh Robert METHOD AND DEVICE FOR MANAGING A STARTER MOTOR CONVERTER
WO2014135294A3 (en) * 2013-03-04 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Method for the overload operation of a semiconductor switch of an electrified motor vehicle and means for implementing said method
CN105008172B (en) * 2013-03-04 2017-06-09 罗伯特·博世有限公司 Method for overloading an electrified motor vehicle and means for implementing the method
US9789766B2 (en) 2013-03-04 2017-10-17 Robert Bosch Gmbh Method for operating an electrified motor vehicle and means for its implementation
WO2019219214A1 (en) * 2018-05-18 2019-11-21 Gkn Automotive Ltd. Method for operating an electrical machine
US11211895B2 (en) 2018-05-18 2021-12-28 Gkn Automotive Ltd. Operating an electrical machine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009015961A1 (en) 2009-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2764594B1 (en) Method and device for discharging an inverter capacitor
DE102020125642B4 (en) System, method and computer program product for monitoring the cooling performance for a semiconductor pulse inverter
DE102009055055A1 (en) Method for fault detection in an electrical machine controlled by an inverter in a motor vehicle and device for monitoring an operation of the electric machine
EP2794334B1 (en) Control device for semiconductor switch on an inverter and method for the actuation of an inverter
DE102014202717B3 (en) System for determining the capacitance of a DC link capacitor and method for driving an inverter
DE102016109039A1 (en) Electric device, in particular heater, and device and method for controlling an electrical device
DE102014100122B3 (en) Determination of the junction temperature of a fet by the body diode
EP2738033A1 (en) Safety device for a vehicle and method for controlling thereof
DE102012222481A1 (en) Method for determining junction temperature of power semiconductor in motor car, involves measuring power dissipation of power semiconductor, and determining recorded warming curve of impedance based on operation of power semiconductor
DE102014219474B4 (en) Process for operating power semiconductors
DE102020116424A1 (en) Method and electronic device for temperature monitoring of power electronics and motor vehicles
DE102011076907A1 (en) Method for operating an inverter and inverters
DE102014005856B4 (en) Method for restricting a location of a safe work area for a power semiconductor device
DE102007035825A1 (en) Electrical device with a semiconductor device
DE102012216806A1 (en) Pulse width modulation control
DE102015013301B3 (en) High voltage vehicle heater and method of utilizing recuperation power in a vehicle
DE102018110291A1 (en) Method for determining the aging and for switching off or function restriction of a bipolar transistor and device with a bipolar transistor
DE102018204017A1 (en) Method and device for adjusting a dead time of switching elements of a half-bridge, and inverters
DE102017205481A1 (en) DC converter, power supply and diagnostic method for a DC-DC converter
DE102011076908A1 (en) Method for operating an inverter and inverters
DE102013208574A1 (en) Control of a half bridge
DE102013208326B4 (en) Method of operating an inverter, inverter
WO2018041971A1 (en) Controlling a semiconductor switch in a switched mode
DE102014226165A1 (en) Adaptive driver for a transistor
DE102019214536A1 (en) Method for operating a power converter

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20140415

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final