[发明专利]一种功率器件管芯温度估算方法与设备

说明书

一种功率器件管芯温度估算方法与设备，包括标定设备和电机控制器，所述标定设备中设置有温度检测模块和中心逻辑处理及标定模块，所述中心逻辑处理及标定模块分别与温度检测模块和电机控制器电性连接；所述温度检测模块和中心逻辑处理及标定模块均与电机控制器电性连接；相对于传统的测量方法，该方法及其设备无需测量微弱的信号，所有需要的参数均可通过普通的测量方法测得，也无需做抗干扰噪声的处理，本发明中设计了功率器件管芯温度估算通用型标定设备，解决了人工操作复杂的问题，降低了标定过程所需的人力物力。

技术领域

本发明涉及温度测量技术领域，特别涉及一种功率器件管芯温度估算方法与设备。

背景技术

电机控制器的功率模块是纯电动车的核心部分，它决定着输出功率的大小以及控制器的性能，而影响功率器件的性能及使用寿命的关键因素之一是温度。有关研究表明功率器件的失效有55％是由于功率器件过热引起的，为使功率器件的性能得以充分发挥，使功率器件的安全性能得以保证，得知功率器件管芯温度显得十分重要，而在电机控制器上无法直接测量功率器件的管芯温度。

现有的技术方案中，大部分是利用半导体器件的电学量是与温度相关的函数，如晶体管集电极和发射极之间相对于时间变化的关断电压变化、开启电压降等，估算当前功率器件的管芯温度。

例如专利名称为“用于估算晶体管的温度的方法”(申请号为201610108069.5)中公开的方法具体如下：

检测器测量晶体管的集电极和发射极之间的相对于时间变化的关断电压变化，和晶体管在集电极处的峰值电压。基于关断电压变化和峰值电压，电子数据处理器确定关断电流、开启电流和开态电压降的中间参数。基于晶体管的集电极和发射极之间的关断电流、开启电流和开态电压降，数据处理器确定晶体管在一个开关循环内的功率损耗或能量损耗。数据处理器估算晶体管在开关循环内的相关联的平均管芯温度。

上述方法十分依赖测量信号的精度，对于关断电压变化的测量，要求较高的系统响应性，以及数据处理的速度，而且需要额外的硬件电路，增加了控制器成本。此外开启电压降的测量属于微弱信号检测，噪声对其影响很大，不易于实现。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种功率器件管芯温度估算方法与设备，过普通的测量方法测得所需参数，解决了人工操作复杂的问题，降低了标定过程所需的人力物力。

一种功率器件管芯温度估算方法，包括以下步骤：

S1：以一阶低通滤波器的形式表示出Foster-Type热网络模型，并基于一阶Foster-Type热网络模型搭建温度估算模型；

S2：通过工程标定来记录在不同相电流、不同电角速度下的一系列不同的数据；

S3：以曲线拟合的方式确定不同相电流、不同电角速度所对应的模型的参数；

S4：将步骤S3中确定的参数通过CAN收发器发送至电机控制器MCU中，并写入电机控制器的flash中；

S5：当电机控制器离线应用时，通过采集实时的相电流及铝台温度，并借助上述写入电机控制器的flash中的一系列参数，精确的估算出当前功率器件管芯温度。

通过标定设备来确定一系列参数，并根据采集到的铝台温度来估算出当前功率器件管芯温度。

优选的，所述步骤S1中还包括以下步骤：采用z变换的方式将所述温度估算模型传递函数离散化。

优选的，所述步骤S2中标定的数据包括功率器件管芯温度随时间变化的曲线、铝台温度随时间变化的曲线、当前电机控制器输出的相电流最大值和当前电机控制器输出的电角速度。