一种电机控制器加速寿命检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种电机控制器加速寿命检测方法及装置，本发明专利技术选取对电机控制器寿命影响最大的IGBT模块作为试验因子，且对IGBT模块在加速试验时间内不断进行功率循环加速试验，来判断电机控制器的使用寿命，在加速试验结束后验证电机控制器试验样件是否失效，以进一步判断电机控制器是否满足原始设计寿命要求，同时也可以得到电机控制器的实际使用寿命，方便相关人员获知电机控制器的使用寿命，以及时对电机控制器进行维修。本发明专利技术的电机控制器加速寿命试验方法可以提前发现影响电机控制器可靠性的问题，有利于提高电机控制器的可靠性，和常规试验相比，大大缩短了试验周期，降低了试验成本。

An Accelerated Life Detection Method and Device for Motor Controller

【技术实现步骤摘要】
一种电机控制器加速寿命检测方法及装置
本专利技术属于新能源汽车
，特别涉及一种电机控制器加速寿命检测方法及装置。
技术介绍
新能源汽车有着节能、环保等优点，正成为新一代汽车研发的热点。近年来，电动汽车技术已取得了重大进展，在电动汽车产业化过程中，其可靠性成为企业和客户关注的焦点。影响新能源汽车可靠性的关键部件是电机控制器，电机控制器的主要功能是控制驱动电机工作，为车辆提供动力，并且在车辆制动时可以提供制动功能，将制动能量回收利用。电机控制器的工作状态直接影响着整车动力输出和新能源汽车的行车安全。我国新能源汽车虽起步较早，但从2013年开始才逐步取得大规模发展，新能源汽车用电机控制器的市场验证时间还不长，其可靠性不如传统汽车零部件成熟，可靠性验证标准体系还不健全。因此，在新能源汽车快速发展的同时，必须通过制定一些比较完善、可靠的电机控制器加速寿命验证方法。加速寿命试验(ALT)是可靠性试验技术的一个重要分支，其主要理论是，在不改变产品失效机理的前提下，强化产品故障的主要物理化学过程，即加大盈利因子，以此达到加速试验的目的。如公开号为“CN102589891B”，名称为“一种车用电机驱动系统耐久寿命的估计方法”的中国专利，该专利考虑到车用电机系统实际运行环境和工况，通过具体分析各关键零部件不同的失效机理和影响因素，计算得到加速寿命因子以及对应的平均寿命，建立各关键零部件的寿命加速曲线，并通过该曲线外推得到各关键零部件在正常应力条件下的失效数据，然后根据上述数据计算得出车用电机驱动系统的使用寿命期望值并进而将由之确定出的车用电机系统的更换或维护时间外显给用户。该专利通过各关键零部件共同确定车用电机驱动系统的寿命，计算过程比较繁琐，而且会因为计算量比较大可能会导致最后得到的电机寿命值不够准确，由于电机控制器是电机驱动系统的核心部件，其实只计算电机控制器的寿命即可，而电机控制器的寿命主要受IGBT寿命和直流母线支撑电容的铝电解电容寿命的制约。由于新能源车用电机控制器采用长寿命金属膜电容代替铝电解电容作为直流母线支撑电容，直流母线支撑电容不再是电机控制器的寿命短板，因此，主要通过IGBT模块的寿命来评价电机控制器的寿命。该专利对于IGBT模块寿命的计算介绍的过于笼统，只是通过加速应力来计算IGBT模块的寿命，造成IGBT模块寿命的计算不准确，影响电机控制器寿命的正确判断。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电机控制器加速寿命检测方法及装置，用于解决现有技术中电机控制器寿命判断不准确的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种电机控制器加速寿命检测方法，包括以下技术方案：方法方案一，一种电机控制器加速寿命检测方法，包括如下步骤：1)设置加速试验下IGBT模块的结温及结温差，根据常规试验IGBT模块功率循环截止次数及常规试验下IGBT模块的结温及结温差计算IGBT模块加速试验下的功率循环截止次数；2)选取待测电机控制器样件，对待测电机控制器的IGBT模块按照设置的加速试验下IGBT模块的结温及结温差，进行功率循环测试直至达到IGBT模块的加速试验下的功率循环截止次数，判断电机控制器试验样件是否失效；所述功率循环测试包括加载段和空载段，所述加载段指对IGBT模块通以设定的电流，使IGBT模块在第一设定时间内达到最高的结温，所述空载段指使IGBT模块在第二设定时间内由最高的结温下降至初始值。方法方案二，在方法方案一的基础上，所述加速试验下IGBT模块功率循环截止次数的表达式为：其中，Nc为常规试验IGBT模块功率循环截止次数；Ea为IGBT模块活化能，Ea＝0.8eV；kB为玻尔兹曼常数，kB＝8.6×10-5eV/K；ΔTc为实际中IGBT结温差；ΔTa为加速试验IGBT结温差；Tc为常规试验IGBT结温；Ta为加速试验结温。方法方案三、方法方案四，分别在方法方案一或方法方案二的基础上，常规试验IGBT模块功率循环截止次数由常规试验IGBT模块总功率循环次数除以待测电机控制器样件数得到。方法方案五、方法方案六，分别在方法方案三或方法方案四的基础上，所述常规试验IGBT模块总功率循环次数的获取过程为：根据电机控制器IGBT模块的设计寿命时间，计算所述IGBT模块在所述设计寿命时间内的功率循环次数，根据所述设计寿命时间内的循环次数及IGBT模块可靠度计算IGBT模块失效率；根据IGBT模块失效率查阅IGBT模块置信度为0.9，允许失效数为0的指数分布失效率试验抽样表获取常规试验IGBT模块总功率循环次数。方法方案七、方法方案八，分别在方法方案五或方法方案六的基础上，所述IGBT模块失效率表示为：其中，λ为IGBT模块失效率，NR为设计寿命时间内的IGBT模块功率循环次数，R为IGBT模块的可靠度。方法方案九，在方法方案一的基础上，对IGBT模块进行功率循环测试时，每隔第三设定时间停机一次，巡视待测电机控制器样件，并检查紧固件、连接件、管路、连接电缆、接口及冷却系统是否出现故障。方法方案十，在方法方案九的基础上，每次停机时间不超过第四设定时间。方法方案十一，在方法方案十的基础上，出现故障时需停机对故障进行分析，若判断故障由待测电机控制器样件的硬件引起，则判断为待测电机控制器样件失效；若不是硬件故障，则排除故障后继续进行功率循环测试。方法方案十二，在方法方案十一的基础上，若停机对故障分析的时间超过第五设定时间，则重新开始功率循环测试的第五设定时间不计入功率循环测试时间内。方法方案十三，在方法方案十二的基础上，当达到IGBT模块加速试验下的功率循环截止次数后，检测待测电机控制器样件的绝缘电阻、耐电压、输入输出特性、温升和安全性是否符合技术条件要求，若不满足技术条件要求，则判断待测电机控制器样件失效。本专利技术还提供了一种电机控制器加速寿命检测装置，包括以下技术方案：装置方案一，一种电机控制器加速寿命检测装置，包括测试台架、供电电源及控制模块，所述测试台架作为电机控制器的负载用于通过设定的电流变化曲线加速对IGBT模块进行功率循环测试，所述控制模块用于设置加速试验下IGBT模块的结温及结温差，根据常规试验IGBT模块功率循环截止次数及常规试验下IGBT模块的结温及结温差计算IGBT模块加速试验下的功率循环截止次数；选取待测电机控制器样件，对待测电机控制器的IGBT模块按照设置的加速试验下IGBT模块的结温及结温差，进行功率循环测试直至达到IGBT模块的加速试验下的功率循环截止次数，判断电机控制器试验样件是否失效；所述功率循环测试包括加载段和空载段，所述加载段指对IGBT模块通以设定的电流，使IGBT模块在第一设定时间内达到最高的结温，所述空载段指使IGBT模块在第二设定时间内由最高的结温下降至初始值。装置方案二，在装置方案一的基础上，所述加速试验下IGBT模块功率循环截止次数的表达式为：其中，Nc为常规试验IGBT模块功率循环截止次数；Ea为IGBT模块活化能，Ea＝0.8eV；kB为玻尔兹曼常数，kB＝8.6×10-5eV/K；ΔTc为实际中IGBT结温差；ΔTa为加速试验IGBT结温差；Tc为常规试验IGBT结温；Ta为加速试验结温。装置方案三、装置方案四，分别在装置方案一或装置方案二的基础上，常规试验IGBT模块功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机控制器加速寿命检测方法，其特征在于，包括如下步骤：1)设置加速试验下IGBT模块的结温及结温差，根据常规试验IGBT模块功率循环截止次数及常规试验下IGBT模块的结温及结温差计算IGBT模块加速试验下的功率循环截止次数；2)选取待测电机控制器样件，对待测电机控制器的IGBT模块按照设置的加速试验下IGBT模块的结温及结温差，进行功率循环测试直至达到IGBT模块的加速试验下的功率循环截止次数，判断电机控制器试验样件是否失效；所述功率循环测试包括加载段和空载段，所述加载段指对IGBT模块通以设定的电流，使IGBT模块在第一设定时间内达到最高的结温，所述空载段指使IGBT模块在第二设定时间内由最高的结温下降至初始值。

【技术特征摘要】
1.一种电机控制器加速寿命检测方法，其特征在于，包括如下步骤：1)设置加速试验下IGBT模块的结温及结温差，根据常规试验IGBT模块功率循环截止次数及常规试验下IGBT模块的结温及结温差计算IGBT模块加速试验下的功率循环截止次数；2)选取待测电机控制器样件，对待测电机控制器的IGBT模块按照设置的加速试验下IGBT模块的结温及结温差，进行功率循环测试直至达到IGBT模块的加速试验下的功率循环截止次数，判断电机控制器试验样件是否失效；所述功率循环测试包括加载段和空载段，所述加载段指对IGBT模块通以设定的电流，使IGBT模块在第一设定时间内达到最高的结温，所述空载段指使IGBT模块在第二设定时间内由最高的结温下降至初始值。2.根据权利要求1所述的电机控制器加速寿命检测方法，其特征在于，所述加速试验下IGBT模块功率循环截止次数的表达式为：其中，Nc为常规试验IGBT模块功率循环截止次数；Ea为IGBT模块活化能，Ea＝0.8eV；kB为玻尔兹曼常数，kB＝8.6×10-5eV/K；ΔTc为实际中IGBT结温差；ΔTa为加速试验IGBT结温差；Tc为常规试验IGBT结温；Ta为加速试验结温。3.根据权利要求1或2所述的电机控制器加速寿命检测方法，其特征在于，所述常规试验IGBT模块功率循环截止次数由常规试验IGBT模块总功率循环次数除以待测电机控制器样件数得到。4.根据权利要求3所述的电机控制器加速寿命检测方法，其特征在于，所述常规试验IGBT模块总功率循环次数的获取过程为：根据电机控制器IGBT模块的设计寿命时间，计算所述IGBT模块在所述设计寿命时间内的功率循环次数，根据所述设计寿命时间内的循环次数及IGBT模块可靠度计算IGBT模块失效率；根据IGBT模块失效率查阅IGBT模块置信度为0.9，允许失效数为0的指数分布失效率试验抽样表获取常规试验IGBT模块总功率循环次数。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广利，纪秉男，张洪建，韩守亮，韩光辉，靳超，王志中，
申请(专利权)人：郑州宇通客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41