DE102011006696A1

DE102011006696A1 - Leistungselektronikbaugruppe

Info

Publication number: DE102011006696A1
Application number: DE102011006696A
Authority: DE
Inventors: Heinz Weissmann; Hans-Jürgen Hanft; Bernhard Doemel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-04-04
Filing date: 2011-04-04
Publication date: 2012-10-04

Abstract

Leistungselektronikbaugruppe (1), insbesondere für ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs, mit einer Leistungselektronik (2) sowie einer Vorrichtung (6) zur Überwachung einer Betriebszeit derselben, wobei die Leistungselektronikbaugruppe (1) ferner eine Vorrichtung (7) zur Ermittlung eines belastungsabhängigen Alterungszustands der Leistungselektronik (2) aufweist, wobei die Leistungselektronikbaugruppe (1) dazu ausgebildet ist, basierend auf einer ermittelten Betriebszeit oder einem ermittelten Alterungszustand den Betrieb der Leistungselektronik (2) zu beeinflussen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungselektronikbaugruppe, insbesondere für ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine gattungsgemäße Leistungselektronikbaugruppe weist eine Leistungselektronik auf, wobei die Leistungselektronikbaugruppe zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine für den Antrieb in Kraftfahrzeugen vorgesehen ist. Die Leistungselektronik ist beispielsweise ein Wechselrichter zur elektrischen Verbindung mit einer Drehfeldmaschine. Antriebssysteme, welche eine solche Leistungselektronikbaugruppe aufweisen, sind z. B. hybridisierte oder elektrische Antriebssysteme von Kraftfahrzeugen.
Bei Leistungselektroniken ist es wichtig, die Betriebsstunden zu überwachen bzw. deren Betriebszeit zu erfassen, da auf deren Basis eine maximale Nutzungsdauer für die Leistungselektronikbaugruppe unabhängig vom Fahrverhalten angegeben werden kann. Hierfür sind Betriebsstundenzähler vorgesehen. Im Rahmen der Betriebszeiterfassung werden solche Faktoren jedoch nicht berücksichtigt, welche – zumeist im tatsächlichen Fahrverhalten begründet – geeignet sind, eine Lebensdauer der Leistungselektronikbaugruppe gegenüber einer theoretisch maximal möglichen Lebensdauer zu verkürzen.
Die Druckschrift DE 43 05 172 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Überwachung eines sicherheitsrelevanten Elements eines Kraftfahrzeugs, welche geeignet ist, neben der Betriebszeit insbesondere auch die temperaturabhängige Alterung zu berücksichtigen.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungselektronikbaugruppe bereitzustellen, welche hinsichtlich ihrer Funktionssicherheit verbessert überwachbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Leistungselektronikbaugruppe mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Leistungselektronikbaugruppe, welche vorzugsweise zur Verwendung mit einem hybridisierten oder elektrischen Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist und insbesondere dazu, eine mit einer Leistungselektronik der Leistungselektronikbaugruppe wirkverbundene elektrische Maschine bzw. Antriebsmaschine des Antriebssystems, vorzugsweise eine Drehfeldmaschine, anzusteuern. Eine solche elektrische Maschine kann z. B. eine Asynchronmaschine oder eine Synchronmaschine sein.
Die Leistungselektronik der Leistungselektronikbaugruppe weist insbesondere einen Stromrichter auf bzw. bildet einen solchen aus. Ein solcher wird zu Antriebszwecken beispielsweise aus einer bordeigenen Versorgungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs gespeist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist ein Stromrichter insbesondere als Wechselrichter ausgebildet. Allgemein ist die Leistungselektronikbaugruppe mittels einer Leistungselektronik gebildet, welche Leistungsbauelemente, z. B. Leistungshalbleiterschalter, Kondensatoren, etc., aufweist.
Die Leistungselektronikbaugruppe weist weiterhin eine Vorrichtung zur Überwachung einer Betriebszeit der Leistungselektronik auf. Die Vorrichtung kann zur Erfassung der Betriebszeit insbesondere einen Zähler, z. B. einen Betriebsstundenzähler, umfassen, welcher während des Betriebs der Leistungselektronik kontinuierlich Impulse zählt. Zählimpulse können von einem Impulsgeber der Vorrichtung bereitgestellt werden. Die Anzahl der gezählten Impulse repräsentiert hierbei eine korrespondierend mit dem Betrieb der Leistungselektronik verstrichene Zeitspanne. Während jeweiliger Betriebsintervalle der Leistungselektronik gezählte Impulse können, z. B. mittels eines Integrators, aufaddiert und in der Vorrichtung zur Überwachung gespeichert werden, so dass die Betriebszeit, insbesondere die Gesamtbetriebszeit, auf einfache Wese ermittel- und überwachbar ist. Zur Überwachung vergleicht die Vorrichtung, welche vorzugsweise mittels einer Elektronik der Leistungselektronikbaugruppe gebildet ist, z. B. mittels eines μProzessors oder μControllers derselben, den Zählerstand mit einem gespeicherten bzw. hinterlegten Schwellwert, um darauf basierend ein Signal bzw. eine Information auszugeben, aufgrund derer von der Leistungselektronikbaugruppe eine Maßnahme zur Beeinflussung des Betriebs der Leistungselektronik veranlasst wird.
Die Leistungselektronikbaugruppe weist ferner eine Vorrichtung zur Ermittlung eines belastungsabhängigen Alterungszustands der Leistungselektronik auf. Die Vorrichtung zur Ermittlung des belastungsabhängigen Alterungszustands ist – ebenso wie die Vorrichtung zur Überwachung der Betriebszeit – dazu vorgesehen, unbeabsichtigten Ausfällen der Leistungselektronikbaugruppe vorzubeugen und somit deren Funktionssicherheit zu erhöhen. Der belastungsabhängige Alterungszustand ist hierbei abhängig von tatsächlichen Betriebsbedingungen bzw. Belastungen, welcher die Leistungselektronikbaugruppe ausgesetzt ist. Die tatsächlichen Betriebsbedingungen variieren z. B. in Abhängigkeit vom Fahrverhalten des Fahrzeugführers, z. B. in Abhängigkeit der Leistungsansprüche an das Antriebssystem, in Abhängigkeit der Faktoren Temperatur, z. B. im Rahmen aktiver und passiver Temperaturzyklen, wobei aktive Temperaturzyklen hierbei z. B. jene sind, welche in einem Hybridbetrieb entstehen und passive Temperaturzyklen solche, die während des Betriebs eines Verbrennungsmotors entstehen, z. B. durch Erwärmen der Kühlflüssigkeit. Weitere Beispiele für Faktoren, welche für die belastungsabhängige Alterung der Leistungselektronikbaugruppe maßgeblich sein können, sind z. B. die allgemeine Betriebstemperatur, Leistungszyklen oder die Luftfeuchtigkeit.
Die Vorrichtung zur Ermittlung des belastungsabhängigen Alterungszustands der Leistungselektronik ist vorzugsweise ebenfalls mittels eines μProzessors oder μControllers oder allgemein einer Elektronik der Leistungselektronikbaugruppe gebildet und kann vorteilhaft eine Sensorik aufweisen, mittels derer Absolutwerte wie z. B. Luftfeuchtigkeit oder Temperatur an der Leistungselektronik erfasst werden, z. B. kontinuierlich. Die Elektronik ist insbesondere eine solche, mittels derer die Vorrichtung zur Überwachung der Betriebszeit gebildet ist.
Die Vorrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet, neben allgemein betrachteten, sensierten Absolutwerten für die Berechnung des Lebensdauerverbrauchs bzw. des belastungsabhängigen Alterungszustands, Differenzwerte von bauelementspezifischen Parametern bzw. Leistungsparametern über einen zeitlichen Verlauf zu ermitteln, z. B. Differenzwerte von Flussspannungen oder von Übergangswiderständen an Leistungsschaltern wie z. B. MOSFETs, von Schaltverlusten, etc.
Zur Ermittlung der Differenzwerte, welche eine Aussage über die Degradation am jeweiligen alterungsrelevanten Bauelement ermöglichen, werden bauelementspezifische Ist-Größen der Parameter, z. B. Spannungen, Ströme oder Widerstände am Bauelement, ermittelt und mit gespeicherten Startwerten, i. e. Werten, die einen verschleißärmeren bzw. jüngeren Zustand eines Bauelements repräsentieren, in Beziehung gesetzt, i. e. durch Differenzbildung. Alterungsrelevante Ist-Größen am jeweiligen Bauelement werden z. B. von einer Sensorik der Vorrichtung ermittelt, wobei die ermittelten Werte bzw. Ist-Größen am Bauelement insbesondere solche jener Parameter sind, welche Aufschluss über eine Leistungsfähigkeit des Bauelements geben.
Anhand der Differenzwerte, welche maßgeblich von der tatsächlichen Degradation der Leistungselektronik bzw. von der betriebsbedingten Belastung der Leistungselektronik abhängen, werden vorzugsweise Faktoren bzw. Alterungsparameter gebildet. Hierzu wird ein ermittelter Differenzwert vorzugsweise auf den Startwert normiert, gewichtet, z. B. mit Alterungsäquivalenten, und anschließend mit weiteren gleichartig ermittelten Alterungsparametern desselben oder weiterer Bauelemente in Beziehung gesetzt, z. B. durch Addition. Hierbei werden z. B. auch die ermittelten Absolutwerte, z. B. als Korrekturfaktor, berücksichtigt. Der hieraus ermittelte Faktor bzw. Alterungsfaktor ermöglicht eine Aussage über den Alterungszustand und insoweit die Ermittlung des Alterungszustands der Leistungselektronik. Der derart ermittelte Alterungszustand der Leistungselektronik korrespondiert hierbei mit einem Lebensdauerverbrauch derselben.
Die Leistungselektronikbaugruppe ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung dazu ausgebildet, basierend auf einer ermittelten Betriebszeit oder einem ermittelten belastungsabhängigen Alterungszustand den Betrieb der Leistungselektronik zu beeinflussen. Eine Beeinflussung findet hierbei insbesondere jeweils statt, sobald das Erreichen bzw. Überschreiten eines Grenzwerts bzw. vorbestimmten Maximalwerts für die Betriebszeit oder den Alterungszustand durch die jeweilige Vorrichtung erkannt wird. Ein solcher Schwellwert wird jeweils in einem Speicher insbesondere der jeweiligen Vorrichtung hinterlegt und insbesondere regelmäßig oder kontinuierlich mit dem ermittelten Wert für den Alterungsfortschritt oder die Betriebszeit verglichen.
Wird der Schwellwert erreicht und/oder überschritten, gibt die jeweilige Vorrichtung vorzugsweise ein Signal aus. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird durch die Leistungselektronikbaugruppe daraufhin das Einleiten einer vorbestimmten Maßnahme veranlasst, z. B. eine Abschaltung der Leistungselektronik, das Verfallen in einen Notlauf, die Visualisierung einer damit korrespondierenden Information, z. B. das Aktivieren einer Serviceanzeige. Eine solche Maßnahme wird insbesondere von einer Elektronik initiiert, welche zur Steuerung der Leistungselektronik vorgesehen. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist hierbei vorgesehen, die Vorrichtungen zur Überwachung der Betriebszeit und/oder der Ermittlung des belastungsabhängigen Alterungszustands in eine solche Steuerelektronik zu integrieren.
Durch Überwachen sowohl des belastungsabhängigen Alterungszustands bzw. des Lebensdauerverbrauchs als auch der kumulierten Betriebszeit kann erkannt werden, ob eine vorgegebene maximale Betriebszeit der Leistungselektronikbaugruppe erreicht ist oder eine theoretische Lebensdauer überschritten ist, und eine weitergehende Maßnahme durch die Leistungselektronikbaugruppe ergriffen werden. Da sowohl das Erreichen einer maximalen Betriebszeit als auch das Überschreiten einer theoretischen Lebensdauer sicherheitskritisch sein kann und das eine unabhängig von dem anderen möglich ist, ist die Betriebssicherheit der Leistungselektronikbaugruppe gegenüber einer Leistungselektronikbaugruppe aus dem Stand der Technik, welche lediglich einen Betriebsstundenzähler aufweist, vorteilhaft gesteigert.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Leistungselektronikbaugruppe ist die Leistungselektronikbaugruppe dazu ausgebildet, den belastungsabhängigen Alterungszustand als alterungsbedingt verbleibende Systemleistung zu ermitteln. Der Alterungsstand kann über eine Alterungsanzeige dargestellt werden, z. B. durch Anzeige der noch abrufbaren Systemleistung, in z. B. % der ursprünglichen Leistung.
Die verbleibende Systemleistung kann durch Korrelation des Alterungszustands bzw. des aufgrund der ermittelten Alterungsparameter gewonnenen Alterungsfaktors mit hinterlegten Leistungswerten ermittelt werden. Solche sind z. B. in einem Speicher hinterlegt.
Besonders bevorzugt ist die Leistungselektronikbaugruppe dazu ausgebildet, in Abhängigkeit des ermittelten Alterungszustands bzw. des aufgrund der ermittelten Alterungsparameter gewonnenen Alterungsfaktors die Leistung für den Betrieb der Leistungselektronik bzw. die Systemleistung zu reduzieren, i. e. alterungsabhängig. Derart kann die Lebensdauer des Systems quasi unendlich hinausgezögert werden, d. h. solange, bis keine Leistung mehr abgefordert werden kann. Im Rahmen eines derartigen Deratings, korrespondierend mit einem Betrieb unterhalb der Nenn-Leistung, wird die Leistungsanforderung an die Leistungselektronik deren Alterungszustand angepasst. Eine solche Anpassung erfolgt bei Betrieb der Leistungselektronik insbesondere kontinuierlich, alternativ z. B. schrittweise. Bei einer Ausführungsform steuert eine Elektronik zur Steuerung die Leistungselektronik in Abhängigkeit eines durch die Vorrichtung zur Ermittlung des Alterungszustands ermittelten Alterungszustands.
Zur Anpassung der Leistung an den Alterungsfortschritt, i. e. für ein Derating, wird der Alterungszustand, welcher durch den ermittelten Alterungsfaktor ausgedrückt werden kann, z. B. mit einer systemspezifischen Deratingkonstanten multipliziert. Gesetzt den Fall, der Alterungszustand könne Werte von Null bis 10 und die Deratingkonstante den Wert 0,1 annehmen, würde sich beispielsweise die größte Leistungsreduzierung mit dem fortgeschrittensten Alterungsstadium einstellen.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb der Leistungselektronik, welches mit vorstehend beschriebener Leistungselektronikbaugruppe durchführbar ist, ist vorgesehen, in einem ersten Schritt eine Betriebszeit und einen belastungsabhängigen Alterungszustand zu ermitteln, d. h. durch die jeweiligen Vorrichtungen zur Überwachung der Betriebszeit bzw. des Alterungszustands der Leistungselektronik. In einem zweiten Schritt werden die ermittelten Größen mit einem Wert bzw. einem Schwellwert verglichen, i. e. mit hinterlegten Werten, woraufhin basierend auf dem Vergleichsergebnis wenigstens ein Signal ausgegeben wird. In einem dritten Schritt wird in Abhängigkeit des wenigstens einen Signals eine Maßnahme zur Beeinflussung des Betriebs der Leistungselektronik durch die Leistungselektronikbaugruppe veranlasst. Vorzugsweise wird hierbei in dem dritten Schritt die Leistung für den Betrieb der Leistungselektronik in Abhängigkeit des ermittelten Alterungszustands angepasst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 exemplarisch eine Leistungselektronikbaugruppe gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung;
2 exemplarisch ein Flussdiagramm zur Durchführung eines Betriebsverfahrens der Leistungselektronikbaugruppe.
1 zeigt exemplarisch und beispielhaft eine Leistungselektronikbaugruppe 1. Die Leistungselektronikbaugruppe 1 zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug weist einen Pulswechselrichter 2 als Leistungselektronik auf. Eine Drehfeldmaschine 3 ist mit dem Wechselrichter 2 zu Antriebszwecken elektrisch verbunden. Zur elektrischen Speisung der Drehfeldmaschine 3 bezieht der Wechselrichter 2 Energie aus einem Energiespeicher des Kraftfahrzeugs, welcher z. B. als Hochvoltbatterie ausgebildet sein kann (nicht dargestellt).
Die Leistungselektronikbaugruppe 1 weist eine Elektronik 4 mit einem μController 5 auf, welche zur Steuerung der Leistungselektronik 2 ausgebildet ist. Die Elektronik 4 ist vorteilhaft integraler Bestandteil des Wechselrichters 2 oder allgemein der Leistungselektronik. Mittels der Elektronik 4, insbesondere deren μControllers 5, ist vorteilhaft eine Vorrichtung zur Überwachung der Betriebszeit 6 der Leistungselektronik 2 gebildet. Die Betriebszeitüberwachungsvorrichtung 6 umfasst einen schwingquarzbasierten Signalgeber 6a, dessen Signale, jeweils Betriebszeitintervalle der Leistungselektronik 2 repräsentierend, aufsummiert bzw. integriert werden. Der derart ermittelte kummulierte Betriebszeitwert wird in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert, welcher vorteilhaft Bestandteil des μControllers 5 ist. Zur Überwachung der Betriebszeit ist in der Vorrichtung 6 ein Betriebszeit-Schwellwert hinterlegt, dessen Erreichen durch die Vorrichtung 6 überwacht wird, i. e. durch Vergleich des Schwellwerts mit dem kummulierten Betriebszeitwert, insbesondere durch kontinuierlichen oder intervallweisen Vergleich.
Mittels der Elektronik 4, insbesondere deren μController 5, ist vorteilhaft ferner eine Vorrichtung 7 zur Ermittlung eines belastungsabhängigen Alterungszustands der Leistungselektronik 2 gebildet. Zur Ermittlung des Alterungszustands und damit einhergehend zu einer Alterungsüberwachung weist die Vorrichtung 7 eine Sensorik auf (nicht dargestellt). Die Sensorik ist zur Erfassung von Messwerten, insbesondere Absolutwerten wie der Temperatur an der Leistungselektronik 2 ausgebildet und andererseits zur Übermittlung derselben an Vorrichtung 7. Durch insbesondere entsprechende Programmierung der Vorrichtung 7 werden die durch die Sensorik erfassten Absolutwerte mit gespeicherten bzw. hinterlegten Kennlinien korreliert, so dass insbesondere Umgebungsbedingungen bei der Alterungsbestimmung berücksichtigt werden können.
Zur Bestimmung des belastungsabhängigen Alterungszustands bzw. des Alterungsfortschritts der Leistungselektronik 2 liefert die Sensorik weiterhin bauelementspezifische Grölten bzw. Messwerte korrespondierend mit Leistungsparametern von Bauelementen 8 der Leistungselektronik 2. Ist-Werte für die bauelementspezifischen Leistungsparameter werden der Vorrichtung 7 für die Berechnung, i. e. Ermittlung, von Differenzwerten Δp₁...Δp_n der bauteilspezifischen Leistungsparameter über den zeitlichen Verlauf zur Verfügung gestellt. Durch Bildung solcher Differenzwerte Δp₁...Δp_n kann eine Degradation von Bauteilen der Leistungselektronik normiert ermittelt werden,
, i. e. eine Änderung der Eigenschaften derselben gegenüber einem Startwert, welcher einen verschleißärmeren bzw. jüngeren Zustand repräsentiert. Zur Bildung der Differenzwerte sind die Startwerte p₁...p_n wiederum in einem Speicher für die Vorrichtung 7 hinterlegt.
Als Beispiele für gebildete Differenzwerte Δp₁...Δp_n sei vorliegend z. B. ein Differenzwert Δp₁...Δp_n für den bauteilspezifischen Parameter U_ce, i. e. die Spannung an der Kollektor-Emitter-Strecke eines elektronischen Leistungsschalters 8, oder der Widerstand Drain-Source R_DSon, die Temperatur T_j oder der Verstärkungsstrom I_PH genannt.
Die Vorrichtung 7 verknüpft die normierten Änderungen bzw. Differenzwerte
mit z. B. empirisch ermittelten, lebensdauer- bzw. alterungsrelevanten Gewichtungsfaktoren k₁...k_n, und die derart ermittelten Alterungsparamter
untereinander, insbesondere durch Kumulation. Der daraus erhaltene Alterungsfaktor repräsentiert einen Alterungsfortschritt bzw. den Alterungszustand der Leistungselektronik 2.
Die Vorrichtung 7 zur Ermittlung des Alterungszustands ist vorteilhaft insbesondere dazu ausgebildet, den Alterungszustand als alterungsbedingt verbliebene Systemleistung in Bezug auf die Leistungselektronik 2 zu ermitteln. Hierzu wird der ermittelte Alterungsfaktor bzw. -zustand mit einer hinterlegten Kennlinie verglichen, welche geeignet ist, die Restleistungsfähigkeit bzw. die verbliebene Systemleistung mit dem Alterungszustand zu korrelieren. Der Alterungszustand wird über eine Anzeige 9 visualisiert, an welche ein korrespondierendes Signal von der Vorrichtung 7 zur Ermittlung des Alterungszustands ausgegeben wird. Angezeigt ist insbesondere die noch abrufbare Systemleistung, z. B. in % der Ursprungsleistung.
Die Leistungselektronikbaugruppe 1 ist weiterhin dazu ausgebildet, in Abhängigkeit des ermittelten Alterungszustands die Leistung für den Betrieb der Leistungselektronik 2 bzw. die Systemleistung zu reduzieren, insbesondere auf einen Wert unterhalb der Nennleistung. Mit anderen Worten werden erlaubte Sollwerte für den Betrieb der Leistungselektronik 2 alterungsabhängig angepasst. Durch ein solches Derating kann die Lebensdauer des Systems solange hinausgezögert werden, bis keine Leistung mehr abgefordert werden kann bzw. die Alterungsanzeige 9 0% anzeigt. Alternativ könnte bei Erreichen eines bestimmten Alterungszustands bzw. einer Restfunktionsfähigkeit die Abschaltung der Leistungselektronik 2 angekündigt oder umgesetzt werden.
Zur Anpassung der Systemleistung, i. e. für ein Leistungsderating, in Abhängigkeit der Alterung ist eine systemspezifische Deratingkonstante c mit den Alterungsparametern
funktionell verknüpft, d. h. das Leistungsderating ergibt sich aus:
2 zeigt ein Flussdiagramm zur Durchführung eines Betriebsverfahrens mittels der vorstehend erläuterten Leistungselektronikbaugruppe 1. In einem ersten Schritt wird hierbei unter Berücksichtigung erfasster Größen 10, i. e. eines Zählerstandes der Vorrichtung 6 zur Überwachung der Betriebsstunden sowie ermittelter Parameter für die Vorrichtung 7 eine Gesamtbetriebszeit sowie ein Alterungszustand ermittelt, Bz. 11. Darauf basierend wird eine entsprechende Information 12 mittels eines Signals ausgegeben, insbesondere durch die jeweilige Vorrichtung 6, 7. Die Information wird mit einem Wert verglichen, Bz. 13, wobei die Leistungselektronikbaugruppe 1 in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses eine Maßnahme veranlasst, Bz. 14, d. h. eine Maßnahme zur Beeinflussung des Betriebs der Leistungselektronik 2.
Bezugszeichenliste

1: Leistungselektronikbaugruppe
2: Leistungselektronik
3: Drehfeldmaschine
4: Elektronik
5: μController
6: Vorrichtung zur Überwachung der Betriebszeit
6a: Signalgeber
7: Vorrichtung zur Ermittlung des Alterungszustands
8: Bauelement der Leistungselektronik 2
9: Anzeigevorrichtung
10: Größen
11: Ermittlung Betriebszeit/Alterungszustand
12: Informationsausgabe
13: Vergleich
14: Veranlassen Maßnahme

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4305172 A1 [0004]

Claims

Leistungselektronikbaugruppe (1), insbesondere für ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs, mit einer Leistungselektronik (2) sowie einer Vorrichtung (6) zur Überwachung einer Betriebszeit derselben, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikbaugruppe (1) ferner eine Vorrichtung (7) zur Ermittlung eines belastungsabhängigen Alterungszustands der Leistungselektronik (2) aufweist, wobei die Leistungselektronikbaugruppe (1) dazu ausgebildet ist, basierend auf einer ermittelten Betriebszeit oder einem ermittelten Alterungszustand den Betrieb der Leistungselektronik (2) zu beeinflussen.
Leistungselektronikbaugruppe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikbaugruppe (1) dazu ausgebildet ist, zur Ermittlung eines belastungsabhängigen Alterungszustands Alterungsparameter basierend auf Differenzwerten für bauteilspezifische Parameter von Bauelementen (8) der Leistungselektronik (2) zu ermitteln, insbesondere über einen zeitlichen Verlauf.
Leistungselektronikbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikbaugruppe (1) dazu ausgebildet ist, den belastungsabhängigen Alterungszustand als alterungsbedingt verbliebene Systemleistung für die Leistungselektronik (2) zu ermitteln.
Leistungselektronikbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikbaugruppe (1) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des ermittelten Alterungszustands, insbesondere wenigstens eines ermittelten Alterungsparameters, die Leistung für den Betrieb der Leistungselektronik (2) bzw. die Systemleistung zu reduzieren, insbesondere auf einen Wert unterhalb der Nennleistung.
Leistungselektronikbaugruppe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikbaugruppe (1) eine alterungsabhängige Leistungsreduzierung für den Betrieb der Leistungselektronik (2) mittels des funktionalen Zusammenhangs
durchführt, wobei c die systemspezifische Deratingkonstante und k₁ bis k_n Alterungsparameter darstellen.
Leistungselektronikbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikbaugruppe (1) dazu ausgebildet ist, basierend auf dem ermittelten Alterungszustand einen Lebensdauerverbrauch für die Leistungselektronik (2) zu ermitteln.
Leistungselektronikbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikbaugruppe (1) dazu ausgebildet ist, einen ermittelten Alterungszustand, einen Lebensdauerverbrauch oder eine erfasste Betriebszeit mit einem hinterlegten Wert zu vergleichen und in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses den Betrieb der Leistungselektronik (2) zu beeinflussen.
Leistungselektronikbaugruppe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikbaugruppe (1) dazu ausgebildet ist, infolge eines Erreichens oder Überschreitens eines hinterlegten Werts den Betrieb der Leistungselektronik (2) einzustellen oder einen Notlauf zu aktivieren oder eine damit korrespondierende Information zu visualisieren.
Leistungselektronikbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikbaugruppe (1) eine Anzeigevorrichtung (9) zur Anzeige eines ermittelten Alterungszustands oder einer damit korrespondierenden Restlebensdauer aufweist.
Leistungselektronikbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikbaugruppe (1) eine Elektronik (4) zur Steuerung der Leistungselektronik (2) aufweist, wobei mittels der Elektronik (4) die Vorrichtung (6) zur Überwachung der Betriebszeit und/oder (7) zur Ermittlung des Alterungszustands gebildet ist.