用于运行机动车的包括至少一个开关元件的电路的方法以及机动车技术

本发明专利技术涉及用于运行机动车的包括至少一个开关元件的电路的方法以及机动车。对于用于运行机动车(1)的包括至少一个开关元件(2)的电路(3)的方法，其中，开关元件(2)被控制装置(4)加载以控制电压，通过控制电压切换开关元件(2)，其中，在至少一个切换过程时，获知至少一个描述控制电压的米勒平台的电压的电压测量值和/或至少一个描述米勒平台的持续时间的时间测量值，其中，将电压测量值和/或时间测量值分别与至少一个相配属的极限值比较，在超过至少一个极限值时通过控制装置(4)采取至少一个与被超过的极限值相配属的措施。个与被超过的极限值相配属的措施。个与被超过的极限值相配属的措施。

【技术实现步骤摘要】
用于运行机动车的包括至少一个开关元件的电路的方法以及机动车


[0001]本专利技术涉及一种用于运行机动车的包括至少一个开关元件的电路的方法，其中，开关元件被控制装置加载以控制电压，并且通过控制电压切换开关元件。此外，本专利技术涉及一种机动车。

技术介绍

[0002]在机动车中例如应用在功率电子的电路中的电的开关元件可能经受老化效应，老化效应的原因可为温度循环，在电路或机动车运行期间开关元件暴露在该温度循环下。在程度较低时这种老化效应没有问题，并且此时也不损害开关元件或电路装置的功能。然而，在程度较高时，老化效应可能引起在开关元件的功能中进而也在电开关装置中的损害。
[0003]为了补偿由于老化的开关元件引起的损害，已知的是，例如电路或电路的单个组成部分实施成冗余的，从而一个开关元件的老化加重时存在另一开关元件和/或另一电路来承担运行。另一方案在于，在确定的时间间隔之后更换单个零件来防止构件过度老化。
[0004]然而，这些方案都有缺点。通过预留冗余的系统，需要更多结构空间并且制造成本和材料成本增加。此外，在制造机动车时的复杂度以及机动车的重量也增大。在固定的时间间隔之后更换部件导致，也更换了没有显著老化表现的零件，因为在该时间间隔之内的老化尤其是也与构件的工作频率和工作条件相关。从现有技术中，已知多种多样的用于考虑电子构件的状态的方法。
[0005]在专利文献US 10,469,057 B1中描述了一种用于操控晶体管的栅极驱动电路，在该栅极驱动电路中检测与晶体管的输入电容成比例的测量值。根据该测量值获知修正系数，其中，通过栅极驱动电路根据该修正系数操控晶体管。
[0006]从专利文献US 2020/0400738 A1中已知一种用于获知碳化硅场效应晶体管的状态的方法。为此，在晶体管处施加两个测试栅极源电压，其中，从借助于该电压获知的测量值中获知漏极源区间的饱和电阻，以获知晶体管的栅极氧化层的退化程度。附加地，从在晶体管接通的状态中的导通电阻的值中获知晶体管的接触电阻的退化程度。
[0007]专利文献CN 104849645 A描述了一种用于在考虑晶体管的米勒平台(Miller
‑
Plateau)的电压的情况下获知金属氧化物半导体场效应晶体管的老化的方法。根据当前获知的晶体管的状态和描述晶体管的失效的极限值，预测用于晶体管的推测的使用寿命。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是，给出一种用于运行机动车的包括至少一个开关元件的电路的更好的方法，该方法尤其是改善了电路和机动车的运行安全性。
[0009]为了实现该目的，根据本专利技术规定，在至少一个切换过程时，获知至少一个描述控制电压的米勒平台的电压的电压测量值和/或至少一个描述米勒平台的持续时间的时间测量值，其中，将电压测量值和/或时间测量值分别与至少一个相配属的极限值比较，并且在
超过至少一个极限值时通过控制装置采取至少一个与被超过的极限值相配属的措施。
[0010]在机动车中的电路装置工作时，借助于由控制装置产生的控制电压切换开关元件，即，交替地在接通的状态和断开的状态之间切换。在切换过程的至少一个中，即，在电路和开关元件持续工作时，获知至少一个描述控制电压的米勒平台的电压的电压测量值和/或至少一个描述米勒平台的持续时间的时间测量值。在此，所述至少一个电压测量值和/或至少一个时间测量值尤其是可由控制单元获知。在包括多个开关元件的电路中，也可为开关元件中的多个，尤其是开关元件中的每一个执行该方法，从而可针对这些开关元件分别获知老化状态。
[0011]在此，电压测量值描述米勒平台的电压。米勒平台的电压可在米勒平台的持续时间上保持恒定或者稍微变化，其中，可测量米勒平台的多个电压测量值。可行的是，也测量平均电压作为电压测量值，或者测量在确定的时刻例如在米勒平台开始时和/或米勒平台结束时的米勒平台的电压作为电压测量值。
[0012]作为电压测量值的附加或备选，也可采集米勒平台的持续时间(即，在控制电压的曲线走向中形成米勒平台的持续时间)作为时间测量值。不仅米勒平台的电压大小而且米勒平台的持续时间都代表开关元件的老化(也称为“Aging”)的程度，从而借助于该值可评估开关元件的老化状态(英文“state of health(健康状态)”)。
[0013]在例如构造成金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的开关元件中，栅极材料或栅极氧化层是主要受到开关元件的老化波及的部件。晶体管的栅极氧化层可能在晶体管的使用寿命上导致构件特性的变化，这尤其是可表现为在控制电压的曲线中的米勒平台的表现形式的变化。在此，米勒平台尤其是与晶体管的栅极漏极电容相关，栅极漏极电容自身与栅极氧化层的状态相关。其它类型的开关元件，例如具有绝缘的栅极的双极晶体管(IGBT)在其控制电压的曲线上也具有这种类型的米勒平台，从而有利地，该方法可使用在不同类型的开关元件中。
[0014]将在切换过程期间，尤其是在接通过程期间和/或在断开过程期间获知的电压测量值和/或时间测量值分别与至少一个相配属的极限值比较。在超过这些极限值中的至少一个时，通过控制装置采取至少一种与相应地被超过的极限值相配属的措施。这实现，通过控制装置采取考虑开关元件的老化的措施。有利地，此时实现，在出现开关元件、电路或机动车的功能故障之前，根据通过所述电压测量值和/或时间测量值获知的开关元件的老化来采取措施。即，由此能够在达到预设的开关元件的老化程度时，已经前瞻性地采取了措施。因此有利地，需要在尚未出现不期望的功能故障时来考虑老化，以便采取用于考虑开关元件的老化的措施。由此，可保证机动车的电路的运行安全性以及进而机动车的运行安全性。
[0015]有利地，由此尤其是在自动的机动车中也可省去预留冗余的系统，因为已经能在出现功能故障之前采取用于考虑老化的措施。不需要用于补偿开关元件的失效的冗余的系统，因为已经能在出现失效之前对开关元件的老化做出响应。尤其是，通过至少一个采取的措施可完全避免，出现失效或其它功能故障。
[0016]此外，与在预设的保养间隔之后更换单个构件相比，根据本专利技术的方法具有的优点是，当实际上出现开关元件的老化时，已经采取了用于考虑老化的措施。由此，可省去在固定的保养间隔之后更换零件。有利地，由此可避免，更换还没有表现出显著的老化效应的
零件。通过在保养过程的情况中仅仅更换具有显著老化的开关元件的方案，降低了保养成本。此外，由此可“按需”，即根据需要进行保养。
[0017]此外，根据本专利技术的方法实现，可省去过度设计开关元件，例如省去提供附加的芯片面积，和/或预留冗余的部件。由此，优选地可降低制造成本，材料成本以及机动车的重量。也降低了研发成本和研发复杂性，因为不必开发并且在机动车中布置两个冗余的系统。此外，该方法根据其实际需要的芯片面积简化了例如以半导体为基础的开关元件的设计，因为通过根据本专利技术的方法实现了准确地监督或准确地监控所述一个或多个开关元件的状态。这实现，例如根据通过监督获得的数据进行对将来的开关元件的设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于运行机动车(1)的包括至少一个开关元件(2)的电路(3)的方法，其中，开关元件(2)被控制装置(4)加载以控制电压，通过控制电压切换开关元件(2)，其中，在至少一个切换过程中，获取至少一个描述控制电压的米勒平台的电压的电压测量值和/或至少一个描述米勒平台的持续时间的时间测量值，其中，将所述电压测量值和/或时间测量值分别与至少一个相配属的极限值比较，在超过至少一个极限值时通过控制装置(4)采取至少一个与被超过的极限值相配属的措施。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述电压测量值和/或时间测量值分别与多个极限值比较，其中，分别为这些极限值分配不同的措施。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为措施，缩短处于获取不同切换过程的电压测量值和/或时间测量值之间的时间间隔，降低开关元件(2)的切换过程的频率，降低开关元件(2)的输出电压和/或输出电流，切断开关元件(2)和/或电路(3)，和/或在机动车(1)中显示与开关元件(2)的老化相关的老化信息，和/或传输给车辆外部的通讯装置。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为措施，使机动车(1)运行状态改变。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过开关元件(2)运行机动车(1)的牵引电机(6)，其中，作为措施，使牵引电机(6)功率降低和/或功率受限制。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，机动车(1)构造成用于执行自动的驾驶运行，其中，作为措...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：