[发明专利]一种交直流功率模块热管理系统及方法

权利要求书

1.一种交直流功率模块热管理方法，其特征在于，包括硬件架构设计流程，具体为：

计算损耗理论值；

使用改进热阻法计算温升，并通过仿真验证；

所述计算损耗理论值具体为：逆变器损耗计算、充电机损耗计算；

所述逆变器损耗计算使用式(1)；

具体为通态损耗P_{mos(on)_SIV}计算、开关损耗P_{switch_SIV}计算以及二极管导通损耗P_{Diode(on)_SIV}计算；

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

其中，m为调制系数，Î_{mos_SIV}为流过功率开关管的电流峰值，R_{DS(on)_SIV}为导通电阻值，V_f为并联体二极管导通压降，Î_d为流过该体二极管的电流峰值；

所述充电机损耗计算如式(7)包括通态损耗P_{mos(on)_BC}计算、开关损耗P_{switch_BC}计算以及二极管导通损耗P_{Diode(on)_BC}计算；

(7)

(8)

(9)

(10)

其中，R_{DS(on)_BC}为导通电阻值，I_p为原边电流，D₁为充电机系统的开关管占空比，E_{on_BC}和E_{off_BC}分别为器件单次开通和关断损耗，二极管的导通时间比为1-D₁(t)，V_f为体二极管导通压降；

所述改进热阻法计算温升具体为：

使用式(30)计算逆变器功率开关模块芯片的温升；

使用式(31)计算充电机功率开关模块芯片的温升；

(30)

(31)

其中，MOSFET芯片和模块外壳之间的温升分别为：

(14)

(15)

其中，模块外壳和散热器之间的温升分别为：

(16)

(17)。

2.如权利要求1所述一种交直流功率模块热管理方法，其特征在于，所述硬件架构设计流程还包括：考虑母排结构、改进热阻法计算温升的结果，确定开关管摆放位置；考虑风道、热源、安装难度，确定温度传感器的位置；考虑安装难度，确定电压、电流传感器的位置。

3.如权利要求1所述一种交直流功率模块热管理方法，其特征在于，包括基于传感器的监测方法；具体为：

监测所述电流、温度、电压传感器数据；

判断温度是否达到阈值；

判断耐压是否达到阈值；

若判断达到阈值则驱动功率开关模块进入间歇工作模式；

若判断未达到阈值则驱动功率开关模块进入正常工作模式。

4.一种交直流功率模块热管理系统，使用如权利要求1-3任意一项所述一种交直流功率模块热管理方法，其特征在于，包括中央处理器，PWM发生器，温度传感器，电压传感器，电流传感器，显示屏，存储器，看门狗；

所述看门狗和存储器和中央处理器之间存在交互作用；

所述显示屏用于显示中央处理器处理后的数据；

所述PWM发生器用于发生脉冲，受到中央处理器控制；

所述温度传感器，用于检测并反馈散热片局部区域温度；

所述电流传感器，用于进行电流监测，对未来一段时间的温升起到预警作用；

所述电压传感器，用于进行功率开关管的电压监测，和温度传感器采集到的实时温度进行联合监测预警。