[發明專利]用于功率電子器件的溫度監測的方法和電子裝置以及機動車

在審

• 申請號: 202110663645.3
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113834581A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: S·埃爾-巴巴里
• 申請（專利權）人: 寶馬股份公司
• 主分類號: G01K7/22
• 分類號: G01K7/22;G01R31/26;G01R31/27
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 石延景

本發明涉及一種用于功率電子器件的溫度監測的方法以及相應設置的機動車，功率電子器件包括至少一個功率晶體三極管。在該方法中，在功率晶體三極管的激活運行中測量功率晶體三極管的漏源電壓和漏極電流并且由漏源電壓和漏極電流計算出導通電阻。由此，根據預定的配設關系確定功率晶體三極管的當前的阻擋層溫度以用于溫度監測。自動地為了功率晶體三極管的將來的運行而再校準預定的配設關系，其方式為，在激活運行之外自動地分別在多個不同的時間點測量各一個由功率晶體三極管的當前的導通電阻和功率電子器件的當前的溫度構成的值對。所述溫度在與功率晶體三極管的阻擋層在空間上間隔開的部位處測量并且采納為在相應的時間點存在的阻擋層溫度。然后根據所述值對更新配設關系。

技術領域

本發明涉及用于功率電子器件的溫度監測的方法和電子裝置以及相應的機動車。

背景技術

在使用基于半導體的電氣部件和電子部件時，運行溫度是高效且同時可靠的運行的重要因素。因此，在高的負載要求的情況下可非?？焖俚爻霈F高溫，所述高溫可導致相應的構件受損。而如果沒有用盡可靠且運行安全的溫度范圍，則相應地也經常不能用盡相應的構件的滿功率或功率能力。由于在如今的電子構件中和在成本視角下有價值的結構空間中的小的結構大小和高的包裝密度，不能毫無問題地實現對在電子部件內的實際的溫度的精確且可靠的測量。

重要的參數是在半導體晶體三級管或晶體三級管芯片內的所謂的過渡溫度或阻擋層溫度(專業術語，結溫)。所述溫度可以至少近似地直接測量，其方式為，例如在相應的晶體三級管芯片上直接布置PN二極管，所述PN二極管的正向電壓線性地隨著溫度改變。但這以有價值的芯片面積、例如15％至20％的芯片有效面積為代價，并且因此在許多應用情況下是不可行的。如今，因此經常將溫度傳感器布置在包括多個功率晶體三極管的模塊的襯底或殼體上，以便監測溫度。但因為在這樣的模塊內的溫度可以在不同的功率晶體三極管上顯著改變，因此只能測量在模塊內的溫度的一種平均值。這樣測量到的溫度因此例如稱為虛擬的阻擋層溫度(虛擬的結溫，T_jv)。此外，由于處于其之間的材料的傳熱系數和熱慣性，借助這種與真正的阻擋層隔開一定距離布置的溫度傳感器經常不能可靠地或不能足夠快速地探測快速的溫度升高，以便防止損傷。

在該背景前，例如由EP2270983A1已知一種集成的智能的功率開關。在此，描述一種可控制的半導體裝置，其具有用于根據針對正常模式和雪崩模式的預定的數據(包括針對在阻擋層與殼體之間的瞬時熱阻抗的曲線在內)來控制第一運行參數的控制器。當預定的數據與預測的值的比較滿足確定的條件時，則應基于尤其是半導體裝置的可靠性特性確定針對安全的運行范圍的條件。通過第一運行參數的相應的動態改變則應實現半導體裝置的相應安全的且可靠的運行。也可以應用用于校準經安裝的功率裝置的方法，在所述方法中，觀察在脈沖加載之后的裝置的殼體溫度。所述方法基于在殼體與熱沉之間的熱阻抗操縱功率的能力。

阻擋層溫度在另一個應用領域中例如在光伏面板中也是重要的。由此，在US2012/0212064A1中描述了一種用于控制三相功率產生系統中的這樣的光伏面板的方法。在此，可以基于面板的模型例如由在面板背側處的溫度計算阻擋層溫度。例如需要阻擋層溫度來評估面板的電模型。為此，當面板具有集成到光伏電池單體中的相應的溫度傳感器時，可以直接測量阻擋層溫度。但在此也并沒有繞開以下問題，即，僅間接地或基于模型并且因此延遲地和/或不可靠地確定阻擋層溫度或需要相應多的結構空間用于特定的溫度傳感器。

此外，在US9,030,054B2中描述了一種用于自適應性控制門驅動器的方法。在此，可以使用一組傳感器，以便識別半導體開關的一組運行參數。這組運行參數在此尤其是包括阻擋層溫度。在此也可以應用結合EP2270983A1所提及的用于校準功率裝置的方法。但在此所述方法也不規定直接確定阻擋層溫度并且與此相應地可能是不可靠的。此外，所提及的傳感器在此也需要有價值的結構空間和/或遠離真正的阻擋層而布置并且因此遠離相關的阻擋層溫度的真實的位置而布置。

發明內容