[发明专利]一种功率元器件在线结温估算方法

说明书

本发明涉及一种功率元器件在线结温估算方法，包括以下步骤：步骤一：根据车钥匙状态判断电机控制器是否处于下电状态；步骤二：下电状态下，电机控制器给定d轴电流为αA，q轴电流为βA，持续若干秒，分别采用有无卡尔曼滤波器计算该状态下功率元器件的结温，两者的比值将作为老化系数；非下电状态下，根据电机转速和相电流大小判断电机是否处于极端堵转工况；步骤三：非堵转工况下，采用非堵转FOSTER热模型、功率元器件传感器测量温度以及卡尔曼滤波器，得出功率元器件最优结温估算值；极端堵转工况下，采用堵转FOSTER热模型和老化系数计算功率元器件的结温。本发明方法提高了结温估算的精度和通用性。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，更具体地说，是涉及一种功率元器件在线结温估算方法。

背景技术

在电机控制器中，有50％的电力电子器件失效是由于功率元器件热失效引起的。特别的，对于电动汽车，由于安装位置受限，控制器散热能力较差，且不可避免的会工作在重载坡起、堵转、急加速等极端工况下，无疑增加了功率元器件的过温风险。由于无法直接测量功率元器件的晶圆处的温度，当前通常采用热模型的方法实时估算功率元器件的结温，以避免功率元器件发生热失效。

通常采用PRC热模型来估算功率元器件的结温，其中P为功率元器件的损耗，R为热阻，C为热容。RC模型通常为FOSTER热模型，RC值可直接从功率元器件的datasheet得出或通过标定方法得出，公开号为107192934A专利给出了FOSTER热模型测量方法。损耗P和RC作为功率元器件结温估算的激励源和对象，其值的精确性将直接影响功率元器件结温估算的精度。

随着功率元器件的使用，不可避免的将发生老化现象。老化将会引起功率损耗和热阻值的增加，研究表明老化引起导通损耗增加20％，FOSTER热模型热阻值增加20％，考虑老化的功率元器件估算将提升40％，因此在设计功率元器件结温估算算法必须考虑老化对其影响。同时，极端堵转工况将引起FOSTER模型的急剧变化，其瞬间RC变化将超过100％，在进行结温估算时，必须考虑极端堵转工况的特殊性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种功率元器件在线结温估算方法，该方法考虑了老化对于功率元器件的影响以及极端堵转工况的特殊性，提高了算法估算精度和通用性。

为了实现上述发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种功率元器件在线结温估算方法，包括以下步骤：

步骤一：根据车钥匙状态判断电机控制器是否处于下电状态；

步骤二：下电状态下，电机控制器给定d轴电流为αA，q轴电流为βA，持续若干秒，分别采用有无卡尔曼滤波器计算该状态下功率元器件的结温，两者的比值将作为老化系数，并将老化系数写入电机控制器的EEPROM中；非下电状态下，根据电机转速和相电流大小判断电机是否处于极端堵转工况；

步骤三：非堵转工况下，采用非堵转FOSTER热模型、功率元器件传感器测量温度以及卡尔曼滤波器，得出功率元器件最优结温估算值；极端堵转工况下，采用堵转FOSTER热模型和步骤二中得到的老化系数计算功率元器件的结温。

作为优选方案，所述步骤一中电机控制器实时采集车钥匙的状态，如车钥匙处于开状态，则电机控制器处于非下电状态；如车钥匙由开转为关状态，则电机控制器处于下电状态。

作为优选方案，所述步骤二中极端堵转工况的判断方法为，当测得电机峰值电流大于电机额定的峰值电流且电机转速小于λrpm时，电机控制器处于极端堵转工况；否则电机控制器不处于极端堵转工况。

作为优选方案，所述步骤三中非堵转工况下功率元器件结温估算算法具体方法为，基于FOSTER热模型，建立功率元器件结温估算模型为

y＝Cx