[发明专利]一种功率模块的寿命评估方法、装置及汽车

权利要求书

1.一种功率模块的寿命评估方法，其特征在于，包括：

根据被测车辆的整车属性及驾驶循环工况，确定在所述驾驶循环工况下被测车辆的功率模块所需的工作电压和工作电流，所述整车属性包括整车重量及风阻系数；

根据所述工作电压和工作电流及所述功率模块的电气参数，计算或测试所述功率模块的热功耗，所述电气参数包括输出特性、开关损耗和工作频率；

根据所述热功耗及所述功率模块的热参数，计算所述功率模块的瞬态结温和瞬态壳温，所述热参数包括瞬态热阻、传热时间常数和冷却介质温度；

根据所述瞬态结温和瞬态壳温，设定多个不同的温升区间，并采用雨流计数法统计在一个驾驶循环内温升在各个所述温升区间内出现的频次；

根据所述频次及所述功率模块的寿命曲线，计算所述功率模块的寿命；

所述功率模块包括开关管和续流二极管；

所述瞬态结温根据第一公式计算获得，所述第一公式为：

其中，T_j(t)是所述功率模块中开关管或续流二极管在时刻t的瞬态结温，单位℃；T_j(0)是开关管或续流二极管初始结温；t是从所述功率模块开始工作时计起的时间，单位s；Δt是计算的时间步长，单位s；T_c(t)是所述功率模块在时刻t的瞬态壳温，单位℃；T_c(0)是所述功率模块的初始壳温；P_l,a(t)是所述功率模块中单个桥臂内开关管或续流二极管在时刻t的热功耗，单位W；r_i是所述功率模块单个桥臂内开关管或续流二极管的第i项瞬态热阻，单位℃/W；τ_i是功率模块单个桥臂内开关管或续流二极管的第i项时间常数，单位s；N是瞬态热阻或时间常数的项数；

所述瞬态壳温根据第二公式计算获得，所述第二公式为：

其中，T_f(t)是冷却介质在时刻t的温度，单位是℃；τ_f是所述功率模块与所述冷却介质之间的时间常数，单位是s；r_f是功率模块与所述冷却介质之间的热阻，单位是℃/W；P_l,a,I(t)是所述功率模块中单个桥臂内开关管在时刻t的热功耗，单位是W；P_l,a,D(t)是所述功率模块中单个桥臂内续流二极管在时刻t的热功耗，单位是W。

2.根据权利要求1所述的寿命评估方法，其特征在于，

所述温升包括开关管结温温升、续流二极管结温温升、开关管壳温温升及续流二极管壳温温升。

3.根据权利要求2所述的寿命评估方法，其特征在于，根据所述频次及所述功率模块的寿命曲线，计算所述功率模块的寿命，包括：

根据所述频次及所述功率模块的寿命曲线，分别计算得到多种温升中每种温升对应的所述功率模块的预估寿命；

取多个所述预估寿命中的最小值，作为所述功率模块的寿命。

4.根据权利要求3所述的寿命评估方法，其特征在于，根据所述频次及所述功率模块的寿命曲线，分别计算得到多种温升中每种温升对应的所述功率模块的预估寿命，包括：

根据所述功率模块的寿命曲线，得到各个所述温升区间下的多种温升中每种温升对应的所述功率模块的第一寿命；

根据所述频次与所述第一寿命，应用累积损伤理论，分别计算获得每种温升对应的所述功率模块在一个驾驶循环下的累积损伤；

分别计算每种温升对应的累积损伤的倒数，得到每种温升对应的所述功率模块的预估寿命。

5.根据权利要求4所述的寿命评估方法，其特征在于，根据所述频次与所述第一寿命，应用累积损伤理论，分别计算获得每种温升对应的所述功率模块在一个驾驶循环下的累积损伤，包括：

分别对各个所述温升区间下的每种温升对应的所述功率模块的第一寿命求倒数，得到各个所述温升区间下的每种温升对应的所述功率模块的第一损伤；

在一个驾驶循环下，分别对每种温升的所有温升区间的所述第一损伤相对于其出现的频次加权求和，获得每种温升对应的所述功率模块在一个驾驶循环下的累积损伤。