[發(fā)明專利]對絕緣柵雙極型晶體管模塊的結溫進行在線估算的方法及模塊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811348746.6
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109490739B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 李中兵;陳涵;王凱;蘇謝祖;張政
• 申請（專利權）人: 上海蔚來汽車有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 北京瀚仁知識產權代理事務所(普通合伙) 11482
• 代理人: 宋寶庫;吳曉芬

本申請?zhí)峁^緣柵雙極型晶體管模塊的結溫進行在線估算的方法，該絕緣柵雙極型晶體管模塊包含電性連接的絕緣柵雙極型晶體管及二極管，該方法包括：確定該絕緣柵雙極型晶體管的第一功率，以及確定該二極管的第二功率；基于該第一功率計算該絕緣柵雙極型晶體管的第一結溫，以及基于該第二功率計算該二極管的第二結溫；基于冷卻水流量模型對所述第一結溫與第二結溫分別進行修正，獲得修正后的第一結溫與修正后的第二結溫，其中，所述冷卻水流量模型是基于所述冷卻水流量和熱負荷的關系而建立的，所述冷卻水指的是對該絕緣雙極型晶體管模塊進行冷卻的冷卻水；以及將修正后的第一結溫與修正后的第二結溫中的較高者作為該絕緣柵雙極型晶體管模塊的結溫。

技術領域

本發(fā)明涉及電子器件，更為具體地，涉及對絕緣柵雙極型晶體管模塊的結溫進行在線估算的技術。

背景技術

功率半導體器件是電力電子系統(tǒng)的主要組成部分，也是系統(tǒng)中失效率最高的部件。模塊運行結溫的在線估算與檢測對這樣的電力電子系統(tǒng)安全運行及健康管理具有重要的意義。

對于計算諸如絕緣柵雙極型晶體管IGBT模塊的結溫而言，現(xiàn)有的方法或采用硬件法或采用軟件法。硬件法是采用硬件電路檢測，例如在申請?zhí)枮镃N201410345265.5的申請文件中所描述的方法。軟件法主要是通過IGBT模塊的功率損耗和熱阻模型來計算IGBT的結溫，例如在申請?zhí)枮镃N201611255694.9中所描述的方法。

硬件方法需要額外的硬件開銷，結構復雜，而且受限于硬件的檢測精度、抗干擾能力等，結溫估算未必準確。

軟件法在計算結溫時，電氣參數(shù)依賴于IGBT模塊的數(shù)據手冊提供的參數(shù)，這些參數(shù)是在特定環(huán)境下測量的，比較理想化。而IGBT的結溫往往受逆變器的硬件結構、冷卻水溫、水流量等參數(shù)的影響。在工業(yè)變頻、電動汽車領域，IGBT的工作環(huán)境比較惡劣，工況變化也較頻繁，冷卻水溫、水流量較難被保證在固定范圍。這種情況下，現(xiàn)有方案的結溫估算往往不夠準確。此外，現(xiàn)有方案中，熱阻抗模型復雜，計算量較大，不適合IGBT結溫的快速估算。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供對絕緣柵雙極型晶體管模塊的結溫進行在線估算的方法，其無需對硬件進行改動，能在線實現(xiàn)對絕緣柵雙極型晶體管模塊的結溫的較準確估算。該絕緣柵雙極型晶體管模塊包括絕緣柵雙極型晶體管及二極管，該方法包括確定該絕緣柵雙極型晶體管的第一功率，以及確定該二極管的第二功率；基于該第一功率計算該絕緣柵雙極型晶體管的第一結溫，以及基于該第二功率計算該二極管的第二結溫；基于冷卻水流量模型對所述第一結溫與第二結溫分別進行修正，獲得修正后的第一結溫與修正后的第二結溫，其中，所述冷卻水流量模型是基于所述冷卻水流量和熱負荷的關系而建立的，所述冷卻水指的是對該絕緣雙極型晶體管模塊進行冷卻的冷卻水；以及將修正后的第一結溫與修正后的第二結溫中的較高者作為該絕緣柵雙極型晶體管模塊的結溫。

可選地，所述對絕緣柵雙極型晶體管模塊的結溫進行在線估算的方法中，基于冷卻水流量模型對所述第一結溫與第二結溫分別進行修正，獲得修正后的第一結溫與修正后的第二結溫。

可選地，所述對絕緣柵雙極型晶體管模塊的結溫進行在線估算的方法中，將所述第一結溫與所述第二結溫中的較大者作為該IGBT模塊的結溫。

可選地，所述對絕緣柵雙極型晶體管模塊的結溫進行在線估算的方法中，所述絕緣柵雙極型晶體管模塊被應用在電動車中，優(yōu)選用在電動車的電機控制器中?？蛇x地，，當所述絕緣柵雙極型晶體管模塊被應用在電機控制器中時，設置有多個絕緣柵雙極型晶體管模塊，且它們被以X排Y列的形式布置。

本發(fā)明還提供用于絕緣柵雙極型晶體管模塊的結溫估算模塊，其包括處理單元與存儲單元，所述存儲單元用于存儲指令，在所述指令被所述處理單元執(zhí)行時，在此描述的用于絕緣柵雙極型晶體管模塊的結溫估算的方法中的任意一個被實現(xiàn)。

附圖說明