用于記錄功率半導(dǎo)體的溫度循環(huán)的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于記錄功率半導(dǎo)體的溫度循環(huán)的方法。此外，本發(fā)明還設(shè)及用于執(zhí) 行該方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 例如應(yīng)用在電的或混合的驅(qū)動(dòng)變換器中的功率半導(dǎo)體模塊的使用壽命擬定方案 設(shè)計(jì)基本上通過對(duì)應(yīng)用特異性的負(fù)載型廓與模塊特異性的使用壽命模型的比較來實(shí)現(xiàn)。因 此，準(zhǔn)確的使用壽命計(jì)算的前提是準(zhǔn)確獲知并繪制出在負(fù)載型廓中所有的在運(yùn)行中所期望 的負(fù)荷。所能實(shí)現(xiàn)的繪制準(zhǔn)確性依賴于應(yīng)用。困難的是，例如得出對(duì)于集成在混合的傳動(dòng) 系中的半導(dǎo)體模塊來說具有代表性的負(fù)荷型廓，該是因?yàn)樵撠?fù)荷型廓極為依賴于駕駛員類 型、車輛使用、混合策略W及變化的環(huán)境條件。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，由文獻(xiàn)DE10 2010 021 171A1公知了用于得出電子結(jié)構(gòu)的剩余 使用壽命的方法和裝置。此外，由文獻(xiàn)DE10 2011 087 764A1公知了用于得出電的整流 器的至少一個(gè)功率半導(dǎo)體元件的使用壽命消耗的方法和系統(tǒng)。
[0004] 問題是，在已公知的方法和裝置中，在經(jīng)由所獲取的溫度循環(huán)來得出功率半導(dǎo)體 的實(shí)際上的熱負(fù)荷的范圍內(nèi)，通常需要高的計(jì)算能力和/或存儲(chǔ)器能力，該計(jì)算能力和/或 存儲(chǔ)器能力在功率半導(dǎo)體的運(yùn)行環(huán)境中有時(shí)僅難W提供。在此，通常僅將剩余使用壽命W 百分比，也就是說數(shù)字進(jìn)行儲(chǔ)存。該就不能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)于模塊所執(zhí)行的運(yùn)行功率的推論并且 提高不了用于使用壽命計(jì)算和使用壽命優(yōu)化的認(rèn)知水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 由此出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供用于記錄功率半導(dǎo)體的溫度循環(huán)的方法和裝 置，該方法和裝置為此有利地需要較少的花費(fèi)。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的方法W及具有權(quán)利要求10的特 征的裝置來解決。
[0007] 本發(fā)明的另外有利的設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)方案在另外的權(quán)利要求中得W說明。
[000引根據(jù)本發(fā)明，提出了用于記錄，尤其是計(jì)算和存儲(chǔ)功率半導(dǎo)體的溫度循環(huán)的方法。 該功率半導(dǎo)體優(yōu)選是電的變換器的，尤其是逆變器的，此外優(yōu)選是混合的或電氣化的傳動(dòng) 系的，首選是機(jī)動(dòng)車的變換器的功率半導(dǎo)體。在本發(fā)明的意義中的功率半導(dǎo)體例如可W是 IGBT、晶閩管、功率MOSFET、二極管或者多種功率半導(dǎo)體的組合，尤其是功率半導(dǎo)體模塊。
[0009] 在方法的尤其是在功率半導(dǎo)體的運(yùn)行期間，即在線地得到應(yīng)用的第一步驟中，連 續(xù)地得出功率半導(dǎo)體的當(dāng)前的溫度，尤其是阻擋層溫度和/或殼體溫度，優(yōu)選是功率半導(dǎo) 體的底板溫度。為了得出溫度，尤其是（瞬變的）溫度曲線，在第一步驟中可W設(shè)置計(jì)算或 評(píng)估，例如基于模型地，例如經(jīng)由傳感器、熱電偶元件或者溫度電阻，或者不同措施的組合 的在測(cè)量技術(shù)上的獲取。
[0010] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的尤其緊接著第一步驟的第二步驟中，在與連續(xù)得出的溫度 相對(duì)應(yīng)的溫度曲線中借助過濾算法連續(xù)得出溫度極值，即最大溫度和最小溫度。在本發(fā)明 的范圍中，為此設(shè)置的過濾算法優(yōu)選為=點(diǎn)過濾算法，該=點(diǎn)過濾算法尤其具有能有利地 進(jìn)行調(diào)節(jié)的過濾溫度。通過該=點(diǎn)過濾算法能夠?qū)崿F(xiàn)，從溫度曲線中濾出轉(zhuǎn)折點(diǎn)，該些轉(zhuǎn)折 點(diǎn)對(duì)使用壽命計(jì)算具有忽略不計(jì)的影響，結(jié)果必然有利地降低了對(duì)用于使方法實(shí)現(xiàn)的在硬 件方面的計(jì)算要求和存儲(chǔ)器要求。優(yōu)選地，此外將在第一步驟中得出的溫度在限定的時(shí)間 間隔內(nèi)交付給過濾算法。該同樣為減少系統(tǒng)資源的要求做出有利貢獻(xiàn)。
[0011] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的尤其緊接著第二步驟的第=步驟中，基于借助過濾算法得 出的溫度極值，借助雨流（Rainflow)算法，尤其在線地，即借助在線雨流算法連續(xù)得出溫 度循環(huán)并進(jìn)行參數(shù)化。在本發(fā)明的范圍中，在此，溫度極值優(yōu)選地利用該溫度極值的溫度值 W及該溫度極值的相對(duì)于之前的溫度極值的時(shí)間差在第=步驟中交付給用于得出溫度循 環(huán)，尤其是封閉的溫度循環(huán)的雨流算法。尤其地，在在線雨流的范圍中交付時(shí)間差能夠有利 地與使用壽命的在線分析相結(jié)合地利用較少的花費(fèi)提供較少的存儲(chǔ)器深度。根據(jù)本發(fā)明， 對(duì)所得出的溫度循環(huán)進(jìn)行參數(shù)化（參量化）優(yōu)選地利用所得出的溫度循環(huán)的幅度、所得出 的溫度循環(huán)的絕對(duì)溫度，尤其是最小溫度W及相應(yīng)的溫度循環(huán)的加熱時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。
[0012] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的緊接著的第四步驟中，將相應(yīng)的經(jīng)參數(shù)化的溫度循環(huán)依賴 于溫度循環(huán)的參數(shù)進(jìn)行分類并進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0013] 在分類的范圍中，可W將每個(gè)經(jīng)參數(shù)化的溫度循環(huán)配屬給特定的溫度類級(jí)。該種 溫度類級(jí)可W存儲(chǔ)一定數(shù)量的具有相同的幅度和絕對(duì)溫度，尤其是最小溫度的溫度循環(huán)。 在該里尤其還設(shè)置，在第四步驟中將經(jīng)分類的溫度循環(huán)W頻率分布的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，此外， 在分類的范圍中，溫度類級(jí)優(yōu)選地與加熱時(shí)間相關(guān)。
[0014] 在該方法的第五步驟中，現(xiàn)在可W基于所存儲(chǔ)的溫度循環(huán)得出功率半導(dǎo)體的使用 壽命，例如通過與儲(chǔ)存的使用壽命模型或使用壽命曲線進(jìn)行比較。適宜地，使用壽命不必也 在線一起計(jì)算，而是可W由所存儲(chǔ)的循環(huán)例如在診斷階段中進(jìn)行計(jì)算。
[0015] 優(yōu)選地，至少第一至連同第四在內(nèi)的方法步驟利用變換器的或逆變器的控制設(shè)備 來實(shí)施。為此，尤其設(shè)置有例如逆變器的、逆變器的驅(qū)動(dòng)板的或也有逆變器的半導(dǎo)體模塊的 控制器板的或者說操控板的微控制器。該就能夠有利地在沒有附加的硬件的情況下實(shí)現(xiàn)使 所提出的方法的履行。備選地，該方法也可W利用獨(dú)立的裝置，尤其計(jì)算機(jī)化地實(shí)施。
[0016] 還提出了用于記錄功率半導(dǎo)體的溫度循環(huán)的裝置，其中，該裝置設(shè)置成用于實(shí)施 W上闡述的至少根據(jù)1至連同4在內(nèi)的方法步驟的方法。此外，該裝置可W設(shè)置成用于得 出使用壽命，或者為此為了讀出所存儲(chǔ)的溫度循環(huán)而具有例如接口，例如診斷接口。
[0017] 尤其是形式為W上所述的控制裝置的裝置可W具有用于得出功率半導(dǎo)體的溫度 的第一功能單元，此外還具有第二功能單元，該第二功能單元借助過濾算法得出在溫度曲 線中連續(xù)的溫度極值?？蒞設(shè)置有裝置的第=功能單元，用W借助雨流算法基于所得出的 溫度極值連續(xù)地得出溫度循環(huán)并進(jìn)行參數(shù)化，可W設(shè)置第四功能單元，用W緊接著的進(jìn)行 分類的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在此，相應(yīng)的功能單元可W具有或者利用存儲(chǔ)器、計(jì)算單元，或者例如用 于將數(shù)據(jù)交付給緊接著的單元的數(shù)據(jù)接口。
[0018] 在本發(fā)明的范圍中，還提出了計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包含程序代碼，該程序代碼適合 于執(zhí)行該方法。
[0019] 本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合示出了本發(fā)明主要的細(xì)節(jié)的附圖對(duì)本發(fā) 明實(shí)施例的描述w及從權(quán)利要求中得出。在本發(fā)明的變型方案中，各個(gè)特征都可w各自單 個(gè)地本身實(shí)現(xiàn)或者W多種任意的組合實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0020] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。其中：
[0021] 圖1示例性且示意性地示出了如下圖解，其說明了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明可能的設(shè) 計(jì)方案的方法的裝置。
[0022] 圖2示例性且示意性地示出用于說明根據(jù)本發(fā)明的方法的組織結(jié)構(gòu)圖解。
[0023] 圖3示例性且示意性地示出了用于說明S點(diǎn)過濾算法的功能的圖像。
[0024] 圖4示例性且示意性地示出如下框圖，其詳細(xì)說明了根據(jù)本發(fā)明的雨流算法。
[0025] 圖5示例性且示意性地示出了用于說明累積的時(shí)間差存儲(chǔ)的圖示。
[0026] 圖6示例性且示意性地示出了用于闡述消除工作儲(chǔ)存器溢出的圖解。
[0027] 圖7示例性且示意性地示出了如下圖表，其說明了利用頻率分布進(jìn)行分類的數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)。