【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电动交通工具领域、尤其是一种用于依赖于瞬时值来实时操控功率电子装置的拓扑半导体开关的方法。
技术介绍
1、半导体晶体管在许多领域中用作电子开关，并被称为半导体开关。这是可能的，因为半导体开关可以在两个状态之间往复切换。第一状态是开通状态。在该状态下，半导体开关可以引导电流，并且在导通方向上类似于低电阻器或二极管地表现。另一状态是截止状态。在该状态下，半导体开关能够承受所施加的电压、例如400v或800v。
2、半导体开关的特征在于，其可以非常快速且有效地在两个所提到的状态之间往复切换。半导体开关的导通状态与截止状态之间的这种往复切换是许多电子电路、例如电源、逆变器、整流器、驱动逆变器的基础。
3、为了使半导体开关能够在这两个状态之间往复切换，半导体开关具有控制接头、所谓的栅极驱动器，通过该控制接头来操控半导体开关。在操控半导体开关时，通常区分开两个操控类型。电压控制的半导体开关和电流控制的半导体开关。在电压控制的半导体开关中，为了使半导体开关改变其状态(导通或截止)，操控电压必须高于或低于限定的电平、例如+5v或-3v。在电流控制的半导体开关中，为了使半导体开关改变其状态，必须超过或低于限定的控制电流。
4、对于这两个变型方案，需要实现对半导体开关的操控的操控电路。
5、迄今已知的操控电路或操控组件具有输入侧和输出侧。输入侧具有至少一个信号参量，该信号参量携带半导体开关是否应该被开通(导通状态)或关断(截止状态)的信息。此外，操控组件可以在输入侧和输出侧之间具有电位隔
6、此外，申请人已经提出了一种具有至少两个功率半导体、尤其是功率晶体管的拓扑开关的组件，其拓扑半导体开关具有至少一个带有第一半导体材料的第一功率半导体和至少一个带有第二半导体材料的第二功率半导体。
7、然而，这些操控组件只能用于由同类的半导体开关构成的拓扑半导体开关。在拓扑开关由具有宽带隙的不同的半导体开关材料、例如sic、gan、si等和/或不同的半导体类型、例如mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)、igbt(具有绝缘栅电极的双极晶体管或绝缘栅双极晶体管)、jfet(势垒层场效应晶体管或结型场效应晶体管)等的并联电路所组成的情况下，无法以该组件单独操控不同的半导体类型，因为每种半导体类型必须具有单独的操控信号。
技术实现思路
1、本专利技术的任务是，克服该问题。根据本专利技术，该任务通过独立权利要求的特征来解决。有利的设计方案是从属权利要求的主题。
2、对于该解决方案，提出了一种用于依赖于瞬时值来实时操控功率电子系统的拓扑半导体开关的方法，其中，拓扑半导体开关被划分为由不同的半导体材料和/或不同的半导体类型形成的至少两组功率半导体。此外，预设负切换阈值和正切换阈值。在预定的时间点，分别检测描述系统的运行状态的至少一个可变的物理参量的瞬时值，并将其与切换阈值进行比较，其中，基于结果来决定操控至少两组功率半导体中的哪一组功率半导体来引导输出功率。
3、通过使用与要运行的系统、即例如车辆的电动机相关的物理参量(实时检测该物理参量作为瞬时值)并通过确认上切换阈值和下切换阈值，可以实现改进的确定、即针对所要求的功率应该操控哪个功率半导体并且可以输出相应的操控信号。决定在此瞬间进行，也就是即时或实时进行。因此，不同形成的、彼此独立地被操控且也可以由不同的材料和/或类型构成的功率半导体可以呈现为唯一的拓扑半导体开关。因此，实现对所使用的功率半导体的操控的优化，以更好地利用其特性，并且可以组合不同组功率半导体的特性，并实现更高效率。
4、在一个实施方案中，在物理参量在预设的时间区间之内的所有瞬时值位于切换阈值之间的情况下，不切换到其他组。如果测量值、即瞬时值在一定的预设的时间段内处于正切换阈值和负切换阈值之间的范围之内，那么不切换到其他组。因此有利地，中间范围是在该范围中工作着的组的特性的尽可能最佳的范围。有利地，具有高效率的功率半导体的组被选择成在中间范围之内是工作着的。
5、在一个实施方案中，在低于负切换阈值的情况下，从拓扑半导体开关的当前被操控的组切换到组中的一个其他组，或将拓扑半导体开关的至少一个其他组添加到工作着的组中来引导输出功率。在一个实施方案中，在超过正切换阈值的情况下，从拓扑半导体开关的当前被操控的组切换到组中的一个其他组，或将拓扑半导体开关的至少一个其他组添加到工作着的组中。因此，可以有针对性地使用根据运行状态也具有不同的特性或优点和缺点的不同组功率半导体，以便将其优点用于各自的应用。
6、在一个实施方案中，至少一个可变的物理参量是电流值，其随时间的变化过程以正电流波和负电流波示出，其中，在物理参量在一个周期(其表示一定的时间段)之内的所有瞬时值位于切换阈值之间的情况下，不切换到其他组或将至少一个其他组添加到工作着的组中。
7、在一个实施方案中，在切换阈值中的至少一个切换阈值的范围内设置滞后。通过在切换阈值处设置滞后，可以防止切换阈值处的未限定的特性、例如在两组之间的反复(toggeln)。
8、在一个实施方案中，半导体材料选自至少包括si、sic、gan中的一种的材料。在备选的或附加的实施方案中，半导体类型至少选自可主动切换的晶体管、例如mosfet、igbt、jfet。
9、在一个实施方案中，依赖于所考虑的物理参量来预设切换阈值。
10、在一个实施方案中，获知用于操控拓扑开关的切换信号，并且将瞬时值与切换信号相关联成操控信号，以便操控所选出的组。有利地，输入信号与切换阈值的关联是逻辑关联、尤其是“与”关联(konjunktives verknüpfen)。因此，决定操控哪些组将是拓扑半导体开关的操控策略的附加的部分。
11、此外，提供一种模拟电路，该模拟电路被设计成用于实时实施该方法。存在借助模拟电路实现方法的多个可能性，它们可以实时实施瞬时值与切换阈值的比较，并且决定是否应该进行切换。
12、此外，提出一种用于操控车辆的电驱动装置的电子模块，其中，电子模块具备带有所描述的电路的逆变器。此外，提出具有电子模块的车辆的电驱动装置和具有电驱动装置的车辆。
13、本专利技术的另外的特征和优点由随后借助示出根据本专利技术的细节的附图对本专利技术的实施例的描述并且由权利要求得到。在本专利技术的变型方案中，各个特征可以分别单独实现，或在多个中以任意的组合实现。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.用于依赖于瞬时值来实时操控功率电子系统的拓扑半导体开关的方法，其中，
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个可变的物理参量(S1)是电流值(I)，所述电流值的随时间(t)的变化过程以正电流波和负电流波示出，其中，在所述物理参量(S1)在一个周期之内的所有瞬时值位于切换阈值(100+；100-)之间的情况下，不切换到其他组(A、B、……N)或不添加其他组(A、B、……N)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在切换阈值(100+；100-)中的至少一个切换阈值的范围内设置滞后(H)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，半导体材料选自至少包括Si、SiC、GaN中的一种的材料，和/或其中，半导体类型至少选自MOSFET、IGBT、JFET。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，依赖于所考虑的物理参量(S1)预设切换阈值(100+；100-)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，获知用于操控所述拓扑开关的切换
8.根据权利要求7所述的方法，其中，输入信号与切换阈值(100+；100-)的关联是逻辑关联、尤其是“与”关联。
9.模拟电路，所述模拟电路被设计成用于实时实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。
10.用于操控车辆的电驱动装置的电子模块，其中，所述电子模块具备带有根据权利要求9所述的模拟电路的逆变器。
11.车辆的电驱动装置，所述电驱动装置具有为了操控电驱动装置形成的根据权利要求10所述的电子模块。
12.车辆，所述车辆具备带有根据权利要求10所述的电子模块的电驱动装置。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.用于依赖于瞬时值来实时操控功率电子系统的拓扑半导体开关的方法，其中，
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个可变的物理参量(s1)是电流值(i)，所述电流值的随时间(t)的变化过程以正电流波和负电流波示出，其中，在所述物理参量(s1)在一个周期之内的所有瞬时值位于切换阈值(100+；100-)之间的情况下，不切换到其他组(a、b、……n)或不添加其他组(a、b、……n)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在切换阈值(100+；100-)中的至少一个切换阈值的范围内设置滞后(h)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，半导体材料选自至少包括si、sic、gan中的一种的材料，和/或其中，半导体类型至少选自mosfet、igbt、jfet。
6.根据前述权利要求中任一项...
【专利技术属性】
技术研发人员：特蕾莎·贝特尔斯霍费尔，米夏埃尔·迈勒，
申请(专利权)人：采埃孚股份公司，
类型：发明
国别省市：
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