[發明專利]用于估計功率模塊部件的溫度的系統及方法

有效

• 申請號: 200910147551.X
• 申請日: 2009-06-18
• 公開（公告）號: CN101610039A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: C·C·斯坦庫;R·T·道西;B·A·韋爾奇科
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: H02M7/537
• 分類號: H02M7/537
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張雪梅;蔣 駿

技術領域

本文件一般涉及功率模塊，比如那些用于混合動力車輛和電動車輛 的功率模塊。更具體地，本文件描述用于在車輛的操作期間估計功率模 塊中所用的部件的溫度的系統和方法

背景技術

近年來，所謂的“混合動力車輛”已經變得日益普及。這些車輛典 型地利用由一個或多個電動機生成的功率來補充由較常規的內燃機產 生的功率，從而急劇地減少了燃料消耗而不顯著影響駕駛體驗。

盡管混合動力車輛和電動車輛取得了成功，然而還存在各種設計和 性能挑戰。例如，在與電動機相關聯的功率模塊電路內往往會出現熱問 題，原因是存在于逆變器電路內的各種部件(例如，晶體管、二極管) 往往以不均勻的速率散發熱量，尤其在低的基本工作頻率下更是如此。 典型地，期望的是避免使功率模塊中的各種部件過熱以防止損壞。雖然 許多功率模塊控制器實施某種熱保護，但是這典型地基于內部安裝的熱 敏電阻器和/或對模塊的基本輸出在一段時期內的熱耗散進行平均。這 種技術通常假設輸出的頻率相對于部件的熱時間常數而言是高的以便 在時間上對器件溫度進行平均。然而在很低頻率工作(例如，很低速度 或停滯狀態)時，這種平均假設不能成立，從而導致溫度估計不精確。 不精確的估計可能潛在地導致該系統的一個或多個部件的不期望過載， 這種不期望過載可能隨時間的流逝導致這種部件的可靠性減低。

因而，期望的是提供改進的用于估計功率模塊系統內的部件的熱狀 況的系統和技術。尤其，期望的是建立甚至在相對低的基本工作頻率(比 如零赫茲)下可提供精確溫度估計的系統和技術。而且，根據后續的詳 細描述和所附的權利要求書，并結合附圖以及前述的技術領域和背景技 術，本發明的其它期望特征和特性將變得顯而易見。

發明內容

根據各種示例性實施例，提供用于對系統(比如混合動力車輛或電 動車輛的功率模塊)中的部件的溫度特性建模的方法和系統。為該系統 中的每個部件計算功耗值。對與選定部件相關聯的功耗值應用第一濾波 器以確定其的估計溫度。對于鄰近所述選定部件定位的每個相鄰部件， 通過對所述相鄰部件的功耗值中的每一個應用其它濾波器來估計交叉 耦合溫度。然后能夠對所述選定部件的估計溫度和每個相鄰部件的所估 計的交叉耦合溫度進行相加，從而估計所述選定部件的工作溫度。此外， 如果為所述選定部件確定的工作溫度超過閾值，則可以調整該系統的操 作。

其它實施例涉及對車輛中的包括多個部件的功率模塊進行操作的 方法。計算該多個部件中的每個部件的功耗值，并且對與該多個部件中 的一個選定部件相關聯的功耗值應用第一濾波器以確定該選定部件的 估計溫度。對于鄰近所述選定部件定位的多個相鄰部件中的每個部件， 通過對該相鄰部件的功耗值應用與該相鄰部件相關聯的濾波器來估計 該相鄰部件的交叉耦合溫度。然后對所述選定部件的估計溫度和每個相 鄰部件的估計的交叉耦合溫度進行相加，從而估計所述選定部件的工作 溫度。如果為所述選定部件確定的工作溫度超過閾值，則可以調整功率 模塊的操作。

還有其它實施例涉及用于車輛的功率模塊，所述功率模塊包括多個 電部件以及與所述多個電部件中的每個部件耦合的控制器。該控制器被 配置成：計算該多個部件中的每個部件的功耗值；以及對與該多個部件 中的一個選定部件相關聯的功耗值應用第一濾波器以確定該選定部件 的估計溫度。該控制器還被配置成：對于鄰近該選定部件定位的多個相 鄰部件中的每個部件，通過對該相鄰部件的功耗值應用與該相鄰部件相 關聯的濾波器來估計該相鄰部件的交叉耦合溫度；以及對該選定部件的 估計溫度和每個相鄰部件的估計的交叉耦合溫度進行相加，從而估計該 選定部件的工作溫度。如果為該選定部件所確定的工作溫度超過閾值， 則能夠調整該功率模塊的操作。

下面另外詳細描述各個實施例的其它特征和方面。

附圖說明

在下文中將結合以下附圖來描述該主題，其中相同的參考標記表示 相同的元件，以及

圖1是車輛的示例性功率模塊的電路圖；

圖2是示出用于估計系統中的一個或多個部件的溫度的示例性技術 的流程圖；

圖3是示出示例性濾波器布置的框圖；和

圖4是示出若干部件隨時間變化的示例性溫度特性的圖示。

具體實施方式