用于过载运行电气化的机动车的方法以及用于实施该方法的机构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于运行包括一具有至少一个半导体开关的车用电路的、电气化 的机动车的方法以及用于实施所述方法的机构。
【背景技术】
[0002] 通过现代的机动车的、动力传动系的、增强的电气化程度，现在越来越多地使用尤 其构造为像晶体管一样的开关元件的形式的半导体。这些半导体受到不受欢迎的外部的条 件、比如被动的温度升程的影响。被动的温度升程由于在行驶过程中内燃机的废热对发动 机舱进行加热而产生。
[0003] 特别高的负荷作用于这样的机动车中的、电机的逆变器的半导体，所述半导体在 电流很高时额外地通过由于自身加热引起的主动的温度升程而经受负荷。典型地在按发动 机方式的增压过程及按发电机方式的能量回收过程中（在具有能够相应地运行的电机的车 辆中)达到较大的电流幅度。所述逆变器的半导体是功能关健的组件，因为它们的失灵导致 整个电机不工作。
[0004] 因为增压及能量回收过程的次数及幅度强烈地取决于使用情况，也就是说尤其取 决于驾驶员的行车特性(进攻性的、防御性的)和/或交通情况，其中在所述交通情况中相应 的机动车主要在运动(城市交通、高速公路)，所以逆变器中的半导体的设计代表着一项技 术的挑战。
[0005] 为了避免半导体的、提早的和不受控制的失灵，可以使用用于对其剩余使用寿命 进行估计的方法。在此借助于热模型来实时地计算阻挡层温度，并且通过储存所述阻挡层 温度的温度升程这种方式来确定剩余使用寿命。在低于特定的剩余使用寿命时，比如开始 预防性的保养措施。
[0006] 由于现代的机动车中的、并不总是能够预测的运行条件以及大量新颖的运行模 式，所述负荷有时通过主动的温度升程在取决于相应的使用情况(参见上文）以及车用电路 需求的情况下而有很大的偏差(所谓的有偏差的场负荷)。从中产生同样剧烈地出现偏差的 剩余使用寿命，用传统的方法并不总是能够可靠地估计所述剩余使用寿命，或者即使在进 行正确的估计的情况下也并不总是能够以令人满意的方式对剧烈地出现偏差的剩余使用 寿命作出反应。
[0007] 因此存在着对得到改进的、用于运行电气化的机动车、比如混合动力车或者电动 车（HEV、EV)的可行方案的需求，其中所述电气化的机动车在其车用电路中具有相应的半导 体开关，并且借助于所述可行方案能够在没有出乎意料的失灵及舒适性损失的情况下实现 更为可靠的运行。
【发明内容】
[0008] 本发明建议具有独立权利要求的特征的、一种用于运行具有一拥有至少一个半导 体开关的车用电路的机动车的方法以及用于实施所述方法的机构。优选的设计方案是从属 权利要求及以下说明的主题。
[0009] 本发明的核心是一种方法，该方法能够对一个或者多个半导体开关(下面也简称 为半导体）的前面所提到的、剧烈地出现偏差的负荷以及由此引起的、同样出现偏差的失灵 时刻做出反应。为此，要探测车内的、在实际上被施加到所述半导体上的负荷。在这个基础 上，比如可以在识别出过量的负荷时采取用于移动失灵时刻的调低策略(也就是说通过将 来的负荷的降低）和/或预防性的保养措施。
[0010] -种相应的调低策略在此可以包括调低措施，所述调低措施在本申请的范围内是 指相应的措施，这些措施如此对相应的车辆的或者一个或者多个半导体的运行进行干预， 从而降低所述负荷。
[0011] 为了能够实施用于确定电气化的机动车（HEV、EV)中的、一个或者多个半导体的剩 余使用寿命的方法，应该满足一系列在下面简短概括的边界条件或者要求： 由于所述增压及能量回收过程的动态(在增压及能量回收过程中出现短时间的、较高 的电流)，所使用的热模型应该尽可能精确地描绘瞬态的过程。此外，如果不知道冷却介质 (比如散热体或者冷却液）的温度，那也应该能够计算所述剩余使用寿命。也应该能够在没 有保存温度升程的情况下进行计算，因为在控制仪中比较划算地实施所述方法这种目的要 求特别低的保存要求。此外，应该能够提早识别，存在着过量的负荷，用于能够及时采取相 应的应对措施、比如所提到的调低措施并且降低所述负荷。在此应该在没有预防性的保养 措施的情况下、也就是比如仅仅通过所述调低措施就应该能够达到所述额定使用寿命，用 于避免麻烦的维修点维修并且由此避免停止阶段。
[0012] 以往所熟知的方法中没有哪种方法完全满足这些要求。而在本发明的范围内则建 议一种方法，该方法在其设计方案中满足这些要求并且由此对于在电气化的机动车中的使 用来说特别有利。
[0013] 将所述按本发明的方法用于运行具有一拥有至少一个半导体开关的车用电路的、 电气化的机动车（比如HEV、EV)。如所解释的那样，在所述机动车的运行过程中，相应的半 导体开关由于至少一个影响负荷的因数、比如电机的、导致主动的温度升程的、按发动机方 式的和/或按发电机方式的功率而用负荷事件来加荷。
[0014] 按照本发明，在此预先给定使用寿命-负荷关系。所述使用寿命-负荷关系为相应 的半导体开关的额定负荷说明一种额定使用寿命。如果在所述额定使用寿命的范围内连续 地或者平均地用额定负荷来给所述半导体开关加荷，那就可以认为，它达到了额定使用寿 命，也就是说没有提前失灵。如果在所述额定使用寿命的范围内连续地或者平均地用比所 述额定负荷低的负荷给所述半导体开关加荷，那就认为，所述半导体开关超过所述额定使 用寿命，也就是说它在所述额定使用寿命结束之后很长时间才失灵。而如果在所述额定使 用寿命的范围内连续地或者平均地用比所述额定负荷高的负荷来给所半导体开关加荷，那 就可以认为，所述半导体开关可能在所述额定使用寿命结束之前就失灵，也就是说它没有 达到额定使用寿命。不言而喻，所述额定使用寿命可以包括一个安全因素，从而可以保证， 在存在样本偏差时在所述额定使用寿命结束之前负面的偏差值也不会显现。
[0015] 所述使用寿命-负荷关系比如可以是一种使用寿命特性曲线。从所述预先给定的 使用寿命-负荷关系、比如使用寿命特性曲线中，也可以在所述额定使用寿命之内在不同 的时刻求得所述额定负荷的、在这些时刻相应被允许的份额(下面被称为额定负荷份额)。 将会参照图2对此进行详细解释。比如可以在与所述额定使用寿命的50%相对应的时刻求 得所述额定负荷的相应的份额。对于使用寿命特性曲线的线性的走向来说，所述额定负荷 份额在这里同样为50%。
[0016] 此外，按照本发明，在至少一个时刻在确定属于过去的负荷事件的基础上求得所 述至少一个半导体开关的实际负荷。随后或者同时借助于所述预先给定的使用寿命-负荷 关系、比如通过从使用寿命特性曲线中进行读数的方式或者通过借助于与使用寿命-负荷 关系相对应的数学函数进行计算的方式来求得所述额定负荷的、与至少一个时刻相对应的 份额。
[0017] 在所述至少一个时刻对所述实际负荷与所述额定负荷的份额(后者比如来自使用 寿命特性曲线)进行比较。在此降低所述至少一个影响负荷的因数（比如以所提到的调低措 施的形式)，如果在所述至少一个时刻所述实际负荷以比预先给定的数值大的幅度超过所 述额定负荷份额。
[0018] 有利地为了求得所述至少一个半导体开关的实际负荷而确定所述至少一个半导 体开关的至少一个损耗功率和至少一条温度曲线以及所述温度曲线的温度升程，其中借助 于一种特别有利的方法从所述温度升程中推导出所述实际负荷。
[0019] 尤其使用建立在所求得的损伤值(也就是表示实际负荷的数值）的基础上的使用 寿命特性曲线以及所述额定使用寿命，这能够提早发现过量的实际负荷并且由此能够使用 适度的调低措施。这些调低措施没有过度地限制行驶舒适性，或者没有以过于剧烈的方式 影响其它的车辆特征参量、比如燃料消耗及废气值，因为提早地使用了所述调低措施。
[0020] 在本发明的范围内，可以根据时间来调整到所提到的使用寿命-负荷关系、比如 使用寿命特性曲线。这相对于所熟知的调低策略是一个很大的优点，所熟知的调低策略在 剩余使用寿命不足的基础上开始调低处理并且由此不取决于时间。换句话说，在传统的方 法中，在半导体的使用寿命周期里始终较迟地进行强烈的干预：如果远在达到额定使用寿 命之前已经达到为所述调低措施所定义的剩余使用寿命并且不应该实施保养措施，那就必 须对车辆的运行策略实施