l，D2的第一 IGBT 1和第二 IGBT 2形成了半電橋，并且串聯(lián)到具有端子DC-和DC+的中間電路上。供應(yīng)負(fù)載電流1_負(fù)載的負(fù)載電流源7使得中間電路符號(hào)化。在兩個(gè)IGBT之間的中間插頭8上接有負(fù)載9，其通過(guò)電感L和電阻R符號(hào)化。在中間插頭8和電感L之間能夠設(shè)置分流器或其它的電流傳感器，以便能夠?qū)嵤┯糜诖_定損失功率(見下面)的電流測(cè)量。
[0062]根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在在第一 IGBT 1的集電極-發(fā)射極-路段或輔助集電極-輔助發(fā)射極-路段上連接電壓測(cè)量器3。此外，測(cè)量電流源4連接在IGBT1的發(fā)射極和中間插頭8之間或輔助發(fā)射極和輔助集電極。其供應(yīng)了測(cè)量電流1_測(cè)量。利用附加的測(cè)量裝置(還有電壓測(cè)量器3和測(cè)量電流源4)能夠保障現(xiàn)場(chǎng)的壽命監(jiān)視功能，如其在傳統(tǒng)的負(fù)載變換測(cè)試中被使用的那樣。一方面能夠在存在負(fù)載電流1_負(fù)載時(shí)實(shí)施導(dǎo)通電壓測(cè)量。另一方面能夠在存在很小的測(cè)量電流時(shí)實(shí)施導(dǎo)通電壓測(cè)量，該測(cè)量電流通過(guò)額外要求的電流源4驅(qū)動(dòng)，并且優(yōu)選地為功率半導(dǎo)體元器件的標(biāo)稱電流的大約0.025至0.1%。利用存在負(fù)載電流時(shí)的導(dǎo)通電壓識(shí)別連接抽頭，并且在存在測(cè)量電流時(shí)識(shí)別層遞降(通過(guò)阻擋層溫度測(cè)定使熱阻變差)。
[0063]在存在測(cè)量電流時(shí)的測(cè)量需要已經(jīng)提及的調(diào)校5。優(yōu)選地執(zhí)行在后公開的DE 102012 005 815中描述的“主動(dòng)的調(diào)?！?，其持續(xù)少于一分鐘。
[0064]主動(dòng)的調(diào)校的特征在于，溫度調(diào)校特征曲線通過(guò)主動(dòng)地加熱檢測(cè)物通過(guò)其自身?yè)p失功率而得到。在測(cè)量結(jié)構(gòu)中調(diào)校時(shí)主動(dòng)地、即利用負(fù)載電流加熱功率電子設(shè)備的半導(dǎo)體元器件形式的模塊。加熱進(jìn)程在一個(gè)或多個(gè)區(qū)間中發(fā)生。半導(dǎo)體元器件不被冷卻，僅水冷卻器或空氣冷卻器的熱容在關(guān)閉通風(fēng)裝置時(shí)進(jìn)行加載。經(jīng)由負(fù)載電流和由此設(shè)定的正向電壓在限定的時(shí)間主動(dòng)地加熱模塊中的芯片。在關(guān)斷負(fù)載電流之后，測(cè)量電流經(jīng)由功率接口饋送。當(dāng)然也能夠在負(fù)載電流流動(dòng)的情況下饋送測(cè)量電流，因?yàn)橛闪鲃?dòng)的測(cè)量電流導(dǎo)致的加熱相對(duì)于由負(fù)載電流導(dǎo)致的能忽略不計(jì)。在開始，芯片上的溫度顯著下降。半導(dǎo)體元器件的熱容經(jīng)由相應(yīng)地?zé)嶙璺艧岬嚼鋮s裝置中。在此，芯片溫度在確定的時(shí)間后達(dá)到大約冷卻體的溫度。然后，這兩個(gè)相同快速地下降。直到兩個(gè)溫度幾乎位于相同水平的時(shí)間能夠從半導(dǎo)體元器件的最大的熱學(xué)的主時(shí)間常數(shù)中估測(cè)出來(lái)。熱學(xué)的主時(shí)間常數(shù)能夠從制造商說(shuō)明中測(cè)定、是通過(guò)制造商測(cè)定的說(shuō)明或者能夠估測(cè)。
[0065]在能自動(dòng)執(zhí)行或因此合適于系列產(chǎn)品的調(diào)校5中測(cè)定調(diào)校特征曲線，其表示了圖3中的典型的情況。利用減少的虛擬的阻擋層溫度Tvj使集電極-發(fā)射極-電壓Uce升高，并且通常在存在小測(cè)量電流時(shí)適用的是:Uce = f (Tvj)。
[0066]在具體的情況下，給變流器或者其半導(dǎo)體元器件在去激活的冷卻的情況下通過(guò)負(fù)載電流源7優(yōu)選地脈動(dòng)地供應(yīng)電流。因此例如，在相應(yīng)的驅(qū)控時(shí)從中間電路對(duì)IGBT饋送，由此出現(xiàn)了通過(guò)IGBT 1的電流1_負(fù)載和負(fù)載9，并且加熱IGBT、即半導(dǎo)體元器件。該負(fù)載在最后檢測(cè)中主要是檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)中的扼流圈或電動(dòng)機(jī)。在半導(dǎo)體元器件開始運(yùn)轉(zhuǎn)之后，負(fù)載在機(jī)動(dòng)車的情況下是其電動(dòng)機(jī)。
[0067]在關(guān)斷負(fù)載電流之后等待功率半導(dǎo)體中的溫度平衡，這能夠持續(xù)大約3至10s?，F(xiàn)在由測(cè)量電流源4饋送測(cè)量電流1_測(cè)量，并且接收調(diào)校特征曲線的值對(duì){Uce ；Tvj} ο這一次或多次地重復(fù)(“主動(dòng)的調(diào)校”)。調(diào)校能夠明顯地也利用其它的方法獲得。
[0068]調(diào)校時(shí)的溫度值例如通過(guò)NTC阻(負(fù)溫度系數(shù))獲得。得出的調(diào)校特征曲線(參見圖3)在變頻器或者變流器中存儲(chǔ)。同時(shí)在存在負(fù)載電流1_負(fù)載時(shí)測(cè)量并且同樣存儲(chǔ)正向電壓(例如借助于上述提及的分流器)。只要在調(diào)校和測(cè)量時(shí)對(duì)系統(tǒng)錯(cuò)誤進(jìn)行補(bǔ)償，那么對(duì)電子部件的調(diào)校就不是必須的。
[0069]在現(xiàn)場(chǎng)在相應(yīng)的場(chǎng)合中(例如發(fā)動(dòng)機(jī)開始時(shí)或者發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉后)類似于最后檢測(cè)地脈動(dòng)地為IGBT饋送電流。負(fù)載9現(xiàn)在是發(fā)動(dòng)機(jī)繞組。在此，在存在負(fù)載電流1_負(fù)載(連接抽頭)和測(cè)量電流1_測(cè)量(熱阻)時(shí)測(cè)量正向電壓下降，并且與在最后檢測(cè)時(shí)獲得的最后檢測(cè)(即在半導(dǎo)體元器件開始運(yùn)轉(zhuǎn)之前)的參考值Rth，ref比較。經(jīng)由偏差測(cè)定老化狀
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[0070]功率電子設(shè)備中的半導(dǎo)體元器件(簡(jiǎn)稱功率半導(dǎo)體元器件或功率半導(dǎo)體)的老化狀態(tài)的確定現(xiàn)在結(jié)合圖4詳細(xì)闡述。首先在步驟S1中在最后檢測(cè)時(shí)、即在半導(dǎo)體元器件開始運(yùn)轉(zhuǎn)之前實(shí)施提及的調(diào)校，以便測(cè)定根據(jù)圖3的溫度特征曲線。除了所述“主動(dòng)的調(diào)?！边€能夠?qū)嵤┩ǔ５摹氨粍?dòng)的調(diào)?！被蚱渌恼{(diào)校。
[0071]此外，在半導(dǎo)體元器件開始運(yùn)轉(zhuǎn)之前根據(jù)步驟S2測(cè)定用于從半導(dǎo)體元器件向外、例如朝向熱量下降部(冷卻裝置)的熱阻的參考值Rth，ref。熱阻是來(lái)自溫度上升和損失功率的商、即Rth = ΔΤ/Ρνο在此，損失功率例如對(duì)應(yīng)來(lái)自通過(guò)IGBT 1的負(fù)載電流1_負(fù)載和在IGBT 1上的正向電壓Uce (通過(guò)電壓測(cè)量單元3測(cè)量)的積。溫度上升Δ T如在下述步驟S3和S4中那樣確定。在半導(dǎo)體元器件開始運(yùn)轉(zhuǎn)之前半導(dǎo)體元器件的層結(jié)構(gòu)還沒有老化，并且導(dǎo)致了參考值Rth，refo
[0072]在半導(dǎo)體元器件開始運(yùn)轉(zhuǎn)之后現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)確定具體的老化狀態(tài)或者給出剩余壽命的預(yù)測(cè)。對(duì)此首先在步驟S3中測(cè)定半導(dǎo)體元器件的參考溫度Tref，其中，測(cè)量半導(dǎo)體元器件IGBT 1上的電壓Uce并且隨后根據(jù)特征曲線(參見圖3)測(cè)定相應(yīng)一致的阻擋層溫度作為 Trefo
[0073]在隨后的步驟S4中加熱半導(dǎo)體元器件，并且測(cè)定當(dāng)前的溫度Ta。半導(dǎo)體元器件的加熱例如通過(guò)短的負(fù)載電流脈沖實(shí)現(xiàn)。半導(dǎo)體元器件中的損失引起了相應(yīng)的加熱。直接導(dǎo)致的是在存在測(cè)量電流時(shí)測(cè)量集電極-發(fā)射極-電壓(半導(dǎo)體元器件的阻擋層上的普遍電壓)。最后，從圖3的溫度特征曲線中獲得當(dāng)前的溫度Ta。
[0074]在后面的步驟S5中確定半導(dǎo)體元器件現(xiàn)在所具有的當(dāng)前的熱阻Rth，a。對(duì)此測(cè)定當(dāng)前的溫度Ta(當(dāng)前的溫度值)和在步驟S3中確定的參考溫度Tref (參考溫度值)之間的溫度上升。得出的溫度上升隨后除以導(dǎo)致半導(dǎo)體元器件的加熱的損失功率。
[0075]在步驟S6中測(cè)定當(dāng)前的熱阻Rth, a和參考阻值Rth, ref之間的差Δ Rth,并且在步驟S7中例如與闕值比較。如果差A(yù)Rth例如超過(guò)闕值，那么半導(dǎo)體元器件的熱阻就明顯升高，并且發(fā)生相應(yīng)高的老化。因此，能夠向駕駛員或設(shè)備發(fā)出相應(yīng)一致的信息。然而該信息也能夠通過(guò)任意其它操作取決于差Δ Rth地生成。
[0076]此外在具體的實(shí)例中，電運(yùn)行的機(jī)動(dòng)車的變流器10根據(jù)圖5具有三個(gè)半電橋HB1，HB2和HB3。其由流過(guò)冷卻介質(zhì)(例如50/50水/乙二醇-混合物)的冷卻設(shè)備冷卻。冷卻介質(zhì)11串行流過(guò)半電橋HB1至HB3。這意味著，當(dāng)冷卻半電橋HB1的時(shí)候，冷卻劑根據(jù)圖5所示的溫度變化曲線在一開始具有最低的溫度Tin。冷卻介質(zhì)11總是進(jìn)一步加熱，直到最后接收半電橋HB3的損失功率(或者熱流)，并且達(dá)到輸出溫度Tout。相應(yīng)地也在對(duì)稱地加熱時(shí)，半電橋HB3比半電橋HB2熱，半電橋HB2在其自身方面比半電橋HB1熱。因此為了確定變流器的老化狀態(tài)而達(dá)到的是，確定半電橋HB3的老化狀態(tài)。另一方面足夠的是，在其年齡方面分析半電橋的IGBT或二極管。
[0077]因此，在上述實(shí)例中為了在現(xiàn)場(chǎng)使用具有在系列變頻器中從負(fù)載變換測(cè)試中已知的老化監(jiān)視功能的“主動(dòng)的調(diào)教方法”以用于壽命檢測(cè)。在識(shí)別老化時(shí)能夠向駕駛員給出按情況特定的信息，例如找尋維修點(diǎn)。在這些情況下也能夠在進(jìn)一步老化時(shí)節(jié)流變頻器的功率。因此避免了車輛由于功率半導(dǎo)體的取決于老化的故障而拋錨。其能夠在可能的故障之前做出反應(yīng)?？商鎿Q地，也能夠在其它的、特別是具有很難預(yù)測(cè)的實(shí)施的負(fù)荷的應(yīng)用中采用本發(fā)明，例如風(fēng)力設(shè)備變頻器。這是特別有利的，因?yàn)榻ＴO(shè)備具有非常小的可接