CN107005235A - 用于运行开关元件的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运行开关元件（LHS）的方法（10）和装置（ALE），所述方法包括下述步骤：确定（22）所述开关元件（LHS）的温度（Tmp），并且根据所确定的温度（Tmp）来运行（26）所述开关元件（LHS）。

Description

用于运行开关元件的方法和装置

本发明涉及一种用于运行开关元件的方法和装置。此外，本发明涉及一种具有所述装置的电气***，一种用于实施这个方法的计算机程序以及机器能够读取的存储介质。

背景技术

开关元件、尤其是功率半导体开关具有取决于温度的耐压强度。在这个上下文中，耐压强度表示开关元件的下述能力：使得在打开的状态中施加在所述开关元件两极的电压长期地并且可靠地彼此分离。在较低温度时，开关元件的耐压强度例如为600V。这意味着，所述开关元件被如此设计，使得该开关元件长期地分离施加在该开关元件电极上的600V电压。在较高温度时，想用的开关元件能够使大约750伏特的电压彼此分离。在一定界限内，能够观察到开关元件的耐压强度的提高。为了运行牢固的电子电路而设置的是：只允许下述电压作为施加在开关元件电极上的最大电压，该电压能够在电路的最低运行温度是可靠地由所述开关元件分离。因此在较高运行温度时所述开关元件的潜能没有充分利用，在较高的温度时施加在开关元件的电极上的较高的电压也能够可靠地被分离，并且因此本能够接通较高的功率。

相应地从背景技术、例如从DE 10 2006 047 243 A1中已知的是，利用功率晶体管运行KFZ（机动车）-电网，其中，电路被如此设计：从而使得不能够出现超过所述晶体管的耐压强度的电压。

存在为此开发替代方案的需求，该替代方案能够实现在较高温度时充分利用开关元件的较高耐压强度。

发明内容

提供了运行开关元件的方法，该方法包括以下步骤：

确定所述开关元件的温度，并根据所确定的温度运行该开关元件。

因此，提供了一种方法，利用该方法，根据所确定的温度运行开关元件。有利的是因此能够针对当前的温度进行优化地运行所述开关元件。尤其是能够使电路在当前温度时利用随之可能的最大功率进行运行。

所述开关元件能够例如构造为功率半导体开关，尤其是这些开关元件能够具有场效应晶体管、例如MOSFETS 或者具有绝缘栅的双极性晶体管（IGBT）。在确定温度时，能够想到所有常规方法，以便确定所述开关元件的温度。尤其是，温度传感器本身能够设置在功率半导体开关的附近，从而确定功率半导体开关的尽可能准确的温度。

在本发明的另一设计方案中，所述方法具有以下进一步的步骤：

根据所确定的温度确定通过所述开关元件的允许的负载电流，其中，所述开关元件以不大于所述允许的负载电流的负载电流运行。

根据所确定的温度确定允许的负载电流。允许的负载电流的确定例如能够通过读取特性场实现。该特性场为此包含下述数据：所述数据例如能够从关于在不同温度时开关元件的耐压强度的表格或者特性曲线中提取。随后，该开关元件以小于允许的负载电流的负载电流运行。为此，例如借助于软件或者硬件电路如此限制待接通的负载电流，使得所述负载电流不超过或不超出所允许的负载电流。在打开和闭合开关元件时，在该开关元件处产生过电压。借助于所述开关元件接通的电流越大，这个过电压就越大。为了避免在开关元件处过大的过电压（由于开关元件受限的耐压强度，该过电压导致开关元件的损坏），通过所述开关元件的负载电流被如此限制，使得这个负载电流始终小于所确定的负载电流。因此，在开关元件运行时不能够产生导致所述开关元件损坏的过电压。

因此，有利地提供了用于运行开关元件的方法，就该方法而言，在最大化充分利用取决于温度能够接通的功率时，实现了所述开关元件安全的运行。

在本发明的另一个设计方案中，所述方法具有以下进一步的步骤：将所确定的温度和温度阈值进行比较，只要所确定的温度小于温度阈值，则加热所述开关元件。

这意味着，使所述温度与温度阈值进行比较。因此确认：所述开关元件的温度是否小于能够预先规定的温度阈值。该温度阈值在此能够如此预先规定，使得该温度阈值与下述温度一致：在该温度时，开关元件具有最大或期望的耐压强度。只要所述温度小于能够预先规定的温度阈值，则所述耐压强度也小于开关元件的最大耐压强度。为了在接通时能够接通最大功率，需要开关元件具有不小于温度阈值的温度。因此，开关元件被一直加热，直到所述开关元件的温度达到所述温度阈值。

因此，有利地提供了一种方法，该方法实现的是，能够使用开关元件用于尽可能迅速地接通最大功率，其方式为主动加热这个开关元件，直到该开关元件具有期望的温度。

在本发明的另一个设计方案中，借助于通过开关元件的、能够预先规定的负载电流，实现该开关元件的加热。为了加热所述开关元件，能够考虑多种可行性。借助于通过开关元件的、能够预先规定的负载电流加热该开关元件是特别有利的变型方案，因为不需要额外的构件。在此，所述负载电流能够被如此预先规定，使得开关元件的加热得以实现，但是又不损坏该开关元件。替代地，借助于加热螺旋或者其他变型方案进行加热也是能够想到的，其中，该开关元件间接地借助于热传递被加热。

在本发明的另一个设计方案中，当开关元件的所确定的温度大于温度阈值或与温度阈值一致时，该开关元件以不大于预先规定的最大负载电流的负载电流运行。这意味着，所述开关元件能够用于接通最大功率。当开关元件的温度不小于温度阈值时，该开关元件能够以与最大负载电流一致的负载电流运行。为此，例如借助于软件或者硬件电路，如此限制待接通的负载电流，使得该负载电流不超出或不超过最大负载电流。为此，开关元件的最大负载电流能够根据该开关元件的最大耐压强度预先规定。

因此，有利地提供了一种方法，该方法实现了使用开关元件来接通最大功率。

在本发明的另一设计方案中，该方法还具有进一步的步骤，提供过电压网络，该过电压网络被设计至下述电势上，该电势在能够预先规定的最大负载电流时产生。

在较大的电气网络中运行开关元件时，在接通或断开功率强的用电器时，在电气***中产生过电压。因此通常设置下述过电压网络：该过电压网络最小化电压波动，并且因此减小在电气***中的最大电压，使得在所述开关元件处出现的电压小于基于所述开关元件的耐压强度所允许的最大电压。该过电压网络通常考虑在所述开关低温时的耐压强度地进行设计。根据本发明的这种设计方案，所述过电压网络考虑在与所述温度阈值一致的温度时的耐压强度地进行设计。

因此，有利地实现的是，利用所述开关元件接通最大功率。

此外，提供了用于运行开关元件的装置，该装置被设置用于执行所描述的方法中的一种方法。尤其时，这是例如包扩操控逻辑单元的装置。借助于温度传感器来检测所述开关元件的温度。这个温度能够借助于比较器与温度阈值进行比较。根据温度，操控逻辑单元能够确定允许的负载电流。所述操控逻辑单元运行所述开关元件。所述开关元件能够尤其如此运行，使得通过所述开关元件的负载电流不大于允许的负载电流或者最大负载电流。

因此，有利地提供了一种装置，该装置实现了利用能够接通的最大负载来运行开关元件。

此外，提供了一种电气***，该电气***包扩所描述的装置和至少一个用于接通在车辆内的负载电流的开关元件。因此，有利地提供了一种***，该***实现了在车辆内的开关元件的安全运行。

此外，提供了一种计算机程序，该计算机程序构造用于，执行上述方法中的一种方法的所有步骤。

此外，提供了一种机器能够读取的存储介质，该存储介质上存储有所描述的计算机程序。

应当理解的是，根据本发明的方法的特征、特性和优点相应地适用于或者能够用于根据本发明的装置或者电气***，反之亦然。

本发明的实施方式的其他的特征和优点参照附图由下面的描述产生。

附图说明

接下来本发明应当借助于若干附图进一步被阐述。为此示出：

图1 在示意图中的电气***

图2 用于运行开关元件的方法

本发明的实施方式

图1在示意图中示出了电气***。该电气***10包扩至少一个开关元件LHS、尤其是功率半导体开关（该开关元件在闭合状态中由电势T＋至电势T－传导电流I），并且该电气***包括用于操控该开关元件LHS的操控逻辑单元ALE。温度传感器设置用于确定所述温度Tmp。操控逻辑单元ALE根据所确定的温度Tmp操控开关元件。此外示出了比较单元V，该比较单元用于将所确定的温度Tmp与能够预先规定的温度阈值Tsw进行比较。所述比较器V与操控逻辑单元ALE处于连接中。操控逻辑单元ALE能够根据所确定的温度Tmp确定允许的负载电流Iz。正如示出的那样，温度Tmp能够通过比较器V提供给操控逻辑单元ALE，或者也能够直接地由操控逻辑单元ALE直接读入。

图2示出了用于运行开关元件LHS的方法10。该方法以步骤21开始。在步骤22中，确定开关元件LHS的温度Tmp。在步骤23中能够根据所确定的温度Tmp来确定通过所述开关元件LHS的、允许的负载电流Iz。在步骤24中能够使所确定的温度Tmp与温度阈值Tsw进行比较。只要所确定的温度Tmp小于温度阈值Tsw，则该方法能够分岔至步骤25。在步骤25中加热所述开关元件LHS。这能够尤其是借助利用低负载电流I运行所述开关元件LHS来实现。该方法由步骤25分岔返回到步骤22，在步骤22中重新确定温度Tmp。在步骤26中，根据温度Tmp运行开关元件LHS。在此，尤其是通过所述开关元件LHS的负载电流I不大于允许的负载电流Iz，或者，当所确定的温度Tmp大于温度阈值Tsw时，通过所述开关元件LHS的负载电流I不大于最大负载电流Imax。以步骤27结束所述方法。

Claims (10)

1.用于运行开关元件（LHS）的方法（10），具有下述步骤：

确定（22）所述开关元件（LHS）的温度（Tmp），根据所确定的温度（TmP）运行（26）所述开关元件（LHS）。

2.根据权利要求1所述的方法，具有进一步的步骤：

根据所确定的温度（Tmp）确定（23）通过该开关元件（LHS）所允许的负载电流（Iz），其中，利用不大于所述允许的负载电流（Iz）的负载电流（I）运行所述开关元件（LHS）。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，具有进一步的步骤：

将所确定的温度（Tmp）与温度阈值（Tsw）进行比较（24），只要所确定的温度（Tmp）小于所述温度阈值（Tsw），则加热（25）所述开关元件（LHS）。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，借助于通过所述开关元件（LHS）的能预先规定的负载电流（Iv）实现所述开关元件（LHS）的加热（25）。

5.根据权利要求3所述的方法，具有进一步的步骤：

当所确定的温度（Tmp）大于所述温度阈值（Tsw）时，利用不大于能预先规定的最大负载电流（Imax）的负载电流（I）运行（26）所述开关元件（LHS）。

6.根据权利要求5所述的方法，具有进一步的步骤：

提供过电压网络，该过电压网络被设计至下述电势上，该电势在能预先规定的最大负载电流（Imax）时生成。

7.用于运行开关元件的装置（ALE），该装置被设置用于，执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法（20）。

8.电气***（10），包括根据权利要求7所述的装置（ALE）和至少一个用于接通在车辆内部的负载电流（I）的开关元件（LHS）。

9.计算机程序，该计算机程序被构造用于：执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法（20）中的一种方法的所有步骤。

10.机器能够读取的存储介质，在该存储介质上存储根据权利要求9所述的计算机程序。