用于确定半桥电路的故障状态的方法和电路单元的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于确定具有至少一个第一半导体开关和第二半导体开关的半 桥电路的故障状态的方法和电路单元。
【背景技术】
[0002] 从DE4301 605C1中已知，用于监控功率电子电路中的可控的功率半导体器件 的接通和关断的方法和装置。用于功率半导体器件的控制信号被以电退耦的方式输送给栅 电极。在用于接通功率半导体器件的控制信号中，由在切换功率半导体器件时加载栅电极 的信号的电平变换和输出电极上的电平变换形成计数信号。将计数信号相加并且与跟功率 半导体器件的无缺点的工作方式相关联的、预设的计数值进行比较。在计数信号的总和和 预设的计数值之间存在差异的情况下，报告故障。
【发明内容】
[0003] 本发明的任务是，说明一种用于确定具有至少一个第一半导体开关和第二半导体 开关的半桥电路的故障状态的方法和电路单元，所述方法和所述电路单元能够为运行半桥 电路实现提尚的运彳丁安全性。
[0004] 所述任务借助独立权利要求的主题来解决。有利的改进方案由从属权利要求得 出。
[0005] 用于确定具有至少一个第一半导体开关和第二半导体开关的半桥电路的故障状 态的方法根据本发明的一个方面具有下述步骤，其中第一半导体开关和第二半导体开关以 串联电路相互连接并且分别借助于控制信号、尤其是脉宽调制的控制信号可控，并且其中 第一半导体开关和第二半导体开关能够分别采用断开的和闭合的开关状态。确定第一半导 体开关的实际开关状态和理论开关状态。此外，确定第二半导体开关的实际开关状态和理 论开关状态。此外，如果第一半导体开关的实际开关状态不同于第一半导体开关的理论开 关状态并且此外第二半导体开关的实际开关状态不同于第二半导体开关的理论开关状态， 那么识别出半桥电路中的桥短路。
[0006] 在此并且在下文中，将桥短路理解成经过第一和第二半导体开关的负载段中的电 短路。此外，将闭合的开关状态理解成相应的半导体开关的下述状态，其中导电通道进而经 由半导体开关的电连接被构造。相应地，将断开的开关状态理解成相应的半导体开关的下 述状态，其中导电通道进而经由半导体开关的电连接没有被构造。
[0007] 根据所述实施方式的方法能够为运行半桥电路实现提高的运行安全性。这尤其通 过下述方式进行：如果第一半导体开关的实际开关状态不同于第一半导体开关的理论开关 状态并且此外第二半导体开关的实际开关状态不同于第二半导体开关的理论开关状态，那 么识别出半桥电路中的桥短路。因此，如果确定第一半导体开关的暂时的实际开关状态不 同于第一半导体开关的暂时的理论开关状态并且此外第二半导体开关的暂时的实际开关 状态不同于第二半导体开关的暂时的理论开关状态，那么识别出半桥电路中的桥短路。因 此，半桥电路的两个半导体开关没有采用相应的理论开关状态。在此，基于下述考虑，仅在 桥短路的情况下，不仅第一半导体开关、而且第二半导体开关没有采用相应的理论开关状 态，如在下文中详细阐述的那样。因此，借助于所述方法，在这种情况下能够以可靠的方式 推断出存在桥短路。此外，由此能够满足尤其在车辆应用中用于安全重要的电系统或电子 系统的安全要求，所述安全要求需要区分桥短路与其他的仅分别涉及半导体开关中的一个 半导体开关的故障状态，如同样在下文中详细阐述的那样。
[0008] 确定第一半导体开关的实际开关状态和理论开关状态在此与确定第二半导体开 关的实际开关状态和理论开关状态时间关联地进彳丁。例如，确定第一半导体开关的实际开 关状态和理论开关状态与确定第>半导体开关的实际开关状态和理论开关状态基本上同 时进行，进而如果第一半导体开关的实际开关状态不同于第一半导体开关的理论开关状态 并且同时第二半导体开关的实际开关状态不同于第二半导体开关的理论开关状态，那么识 别出半桥电路中的桥短路。
[0009] 第一和第二半导体开关中的一个半导体开关的理论开关状态在一个设计方案中 是闭合的并且第一和第二半导体开关中的另一个半导体开关的理论开关状态是断开的。如 果在理论开关状态下闭合的半导体开关的实际开关状态是断开的并且此外在理论开关状 态下断开的半导体开关的实际开关状态是闭合的，那么识别出半桥电路中的桥短路。在理 论开关状态下断开的半导体开关的实际开关状态在此例如由于半导体开关的所谓的融合 短路此外是闭合的。如果另一个半导体开关在该情况下是闭合的进而产生桥短路，那么所 述另一个半导体开关不能够承受出现的高的短路电流进而又转变到断开的开关状态中。因 此，在这种情况下，能够再次推断出存在桥短路。
[0010] 此外，优选地，确定识别到的桥短路的数量。如果识别到的桥短路的所确定的数量 超过预设的阈值，那么将第一半导体开关和第二半导体开关进而将半桥电路切换到预设的 运行状态中。优选地，在此将第一半导体开关和第二半导体开关断开进而典型地将半桥电 路持久地切换到关断的运行状态中。
[0011] 在方法的另一个实施方式中，第一半导体开关借助于第一电路装置并且第二半导 体开关借助于第二电路装置可控。确定第一半导体开关的实际开关状态在所述实施方式中 借助于第一电路装置进行，并且确定第二半导体开关的实际开关状态借助于第二电路装置 进行。
[0012] 在此，优选将第一半导体开关的实际开关状态借助于第一信号经由第一信号线路 从第一电路装置传递到半桥电路的中央控制单元上。此外，将第二半导体开关的实际开关 状态借助于第二信号经由第二信号线路从第二电路装置传递到中央控制单元上。识别桥短 路在方法的所述设计方案中借助于中央控制单元基于所确定的第一和第二信号来进行。
[0013] 此外，在方法的另一个实施方式中，如果第一半导体开关的实际开关状态不同于 第一半导体开关的理论开关状态并且此外第二半导体开关的实际开关状态相应于第二半 导体开关的理论开关状态，那么借助于中央控制单元识别仅仅第一半导体开关的故障状 态。此外，如果第二半导体开关的实际开关状态不同于第二半导体开关的理论开关状态并 且此外第一半导体开关的实际开关状态相应于第一半导体开关的理论开关状态，那么借助 于中央控制单元识别仅仅第二半导体开关的故障状态。因此，能够以简单的方式将第一半 导体开关的或第二半导体开关的单独故障与半桥电路的以桥短路的形式的故障状态区分 开，在所述桥短路的情况下，两个半导体开关共同具有故障状态。相应的故障状态在此基于 第一或第二传递到中央控制单元上的信号来识别。因此，所述实施方式能够以简单的方式 仅分别基于每个半导体开关的信号来区分所述的故障状态。
[0014] 此外，优选地，将中央控制单元的用于将第一和第二半导体开关中的暂时断开的 半导体开关切换到闭合的开关状态中的切换要求发送给要切换的半导体开关的电路装置。 在此，在通过要切换的半导体开关的电路装置接收到切换要求之后，开始要切换的半导体 开关的时间测量单元的第一时间测量，并且在第一时间测量开始之后例如连续地确定要切 换的半导体开关的实际开关状态。此外，将在第一时间测量开始之后的预先确定的持续时 间之后所确定的实际开关状态经由要切换的半导体开关的信号线路传递到中央控制单元 上。
[0015] 在方法的另一个设计方案中，此外，只要中央控制单元的切换要求进行，那么开始 中央控制单元的第二时间测量单元的第二时间测量。在所述设计方案中，此外确定，要切换 的半导体开关的传递到中央控制单元上的实际开关状态是否在第二时间测量开始之后的 预先确定的时间区间之内从断开的开关状态转换到闭合的开关状态。
[0016] 在此，如果传递到中央控制单元上的实际开关状态没有在第二时间测量开始之后 的预先确定的时间区间之内从断开的开关状态转换到闭合的开关状态，那么由中央控制单 元识别故障状态。
[0017] 尤其是，如果传递到中央控制单元上的实际开关状态在第二时间测量开始之后的 预先确定的时间区间开始之前从断开的开关状态转换到闭合的开关状态，那么由中央控制 单元识别要切换的半导体开关的电路装置的时间测量单元的故障状态。
[0018] 因此，借助于最后提到的实施方式，能够以有利的方式尤其是确定要切换的半导 体开关的电路装置的时间测量单元的漂移，如在下文中进一步阐述的那样。
[0019] 此外，本发明涉及一种用于确定具有至少一个第一半导体开关和第二半导体开关 的半桥电路的故障状态的电路