功率逆变器模块的降额控制制造技术

本发明专利技术涉及一种系统，其包括DC电池组、逆变器冷却剂回路、第一和第二温度传感器、多相电机和连接到所述电池组和电机的功率逆变器模块(PIM)。所述PIM包括多个半导体开关。所述控制器可操作，以选择性降额所述PIM并由此减小向所述电机的命令扭矩。所述控制器被编程以执行一种方法并由此从第一温度传感器接收冷却剂温度并从第二温度传感器接收PIM温度，并且确定所述电机的一组电气值。所述控制器利用所述冷却剂的温度、所述PIM的温度和所述一组电气值来估计所述半导体开关的结温。当所述PIM的温度超过标定的最大温度时所述控制器利用所估计的结温选择性降额所述PIM。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种系统，其包括DC电池组、逆变器冷却剂回路、第一和第二温度传感器、多相电机和连接到所述电池组和电机的功率逆变器模块(PIM)。所述PIM包括多个半导体开关。所述控制器可操作，以选择性降额所述PIM并由此减小向所述电机的命令扭矩。所述控制器被编程以执行一种方法并由此从第一温度传感器接收冷却剂温度并从第二温度传感器接收PIM温度，并且确定所述电机的一组电气值。所述控制器利用所述冷却剂的温度、所述PIM的温度和所述一组电气值来估计所述半导体开关的结温。当所述PIM的温度超过标定的最大温度时所述控制器利用所估计的结温选择性降额所述PIM。【专利说明】功率逆变器模块的降额控制
本专利技术设及功率逆变器模块的降额控制。
技术介绍
混合动力车辆或电池电动车辆的动力总成典型地包括一个或多个高电压电机， 良P，马达发电机单元或电牵引马达。每个电机从可再充电直流(DC)电池组汲取电功率。被供 电的电机向变速器的各个齿轮组传送马达扭矩，达到控制器所决定的总的可用扭矩。增压 变换器可W在一些设计中用于增加电池输出电压到适于由电机使用的水平。 功率逆变器模块或PIM包括半导体开关，如IGBT或MOSFET，其通常通过脉宽调制 (PWM)技术控制。PIM的操作最终将被增压的DC电池输出电压转变成交流(AC)输出电压。AC 输出电压然后被施加到电机的各个相绕组。被供电的电机产生马达扭矩，该马达扭矩取决 于操作模式给车辆供能或者给电池组再充电。PIM内的半导体开关在延展的PWM开关操作期 间会变热。因此，已知为降额(derate)的过程被使用，W降低PIM的功率输出并由此保护半 导体开关免于过热。
技术实现思路
在此公开了一种系统，该系统包括直流(DC)电池组、第一和第二溫度传感器、至少 一个多相电机、功率逆变器模块(P M)和逆变器冷却剂回路，其中所述功率逆变器模块电连 接到所述电池组和电机。所述PIM包括多个半导体开关，即，两个或多个开关。系统的控制器 与PIM连通并被编程W选择性降额PIM、并由此减小对电机的命令扭矩。所述控制器被编程 W从第一溫度传感器接收逆变器冷却剂回路中的冷却剂的溫度、W及从第二溫度传感器接 收PIM的溫度，并且确定电机的一组电气值。所述控制器也被编程W利用冷却剂的溫度、PIM 的溫度W及所述一组电气值来估计所述半导体开关的结溫（junction temperature)。当所 述PIM的溫度超过标定的最大溫度时，所述控制器利用所估计的结溫来选择性降额所述 PIM。 所述控制器可W被编程为通过减小传送到电机的相电流来降额所述PIM。在其他 时间，所述控制器可W通过改变降额方法(例如，在DP歷和SVPWM开关方法之间改变和/或通 过减小开关频率)来降额所述PIM。 所述一组电气值可W包括电机的各个相电流。在运样的实施方式中，控制器可W 在控制器的存储器中记录标定数量的相电流的相对应值，W产生累积相电流，即，相电流历 史，并且当所述累积相电流和瞬态相电流二者都超过相对应的阔值时选择性降额所述PIM。 在可选实施方式中，所述一组电气值可W包括所述半导体开关的功率损失和热阻 抗。[000引所述控制器可W被编程W计算表示半导体开关的寿命的数值使用因数，并且利用 计算的数值使用因数减小半导体开关的标定最大溫度。当所述系统是车辆时，车辆的里程 表读数可W用于计算所述数值使用因数。 所述控制器可W被编程有标定冷却剂溫度设定点、和电压对冷却剂溫度的曲线或 表格关系。在运种实施方式中，当逆变器冷却剂回路中的冷却剂的被测量冷却剂溫度超过 所述标定冷却剂溫度设定点并且施加到电机的当前电压相对于所述曲线较高时，控制器可 W限制向半导体开关的施加电压。 所述控制器可W被编程W监视相对于相电流的冷却剂溫度中的变化趋势，即，随 时间变化的速率和方向，并且利用该趋势检测所述冷却剂的潜在损失。 在此，也公开了一种用于降额系统中的PIM的方法，该系统具有PIM、DC电池模块、 逆变器冷却剂回路W及一个或多个多相电机。在特定实施方式中，所述方法包括通过控制 器从第一溫度传感器接收逆变器冷却剂回路的冷却剂的溫度并从第二溫度传感器接收PIM 的溫度，并然后确定电机的一组电气值。所述方法也包括利用冷却剂的溫度、PIM的溫度和 所述一组电气值估计所述PIM的多个半导体开关的结溫。另外，所述方法包括在所述PIM的 溫度超过标定的最大溫度时通过所述控制器利用所估计的结溫降额所述PIM，W由此减小 对所述电机的命令扭矩。 根据本专利技术的具体方案，提出了用于降额一系统中的功率逆变器模块(PIM)的方 法，所述系统具有功率逆变器模块、直流电池组、用于通过冷却剂的循环而冷却功率逆变器 模块的逆变器冷却剂回路、W及多相电机，所述方法包括： 通过控制器从第一溫度传感器接收逆变器冷却剂回路中的冷却剂的溫度； 通过控制器从第二溫度传感器接收功率逆变器模块的溫度； 确定所述电机的一组电气值，包括所述电机的电流值； 利用所述冷却剂的溫度、功率逆变器模块的溫度和所述一组电气值，估计所述功 率逆变器模块的多个半导体开关的结溫；W及 当所述功率逆变器模块的溫度超过标定的最大溫度时，通过所述控制器利用所估 计的结溫选择性降额所述功率逆变器模块，由此减小地所述电机的命令扭矩，包括限制对 所述多相电机命令的扭矩W及从所述多相电机可获得的扭矩。 优选地，其中，所述系统是具有变速器的车辆，并且其中选择性降额所述功率逆变 器模块包括使得所述电机传送减小水平的马达扭矩到所述变速器。 优选地，其中，降额所述功率逆变器模块包括减小传送到所述电机的相电流。 优选地，其中，所述一组电气值包括所述电机的相电流。 优选地，方法还包括在所述控制器的存储器中记录标定数量的相电流的对应值， W由此产生累积相电流；W及 当所述累积相电流和瞬态相电流超过对应的阔值时，通过所述控制器选择性地降 额所述功率逆变器模块。 优选地，所述一组电气值包括所述半导体开关的热阻抗和功率损失。 优选地，方法还包括： 通过所述控制器计算数值使用因数，所述数值使用因数指示所述半导体开关的寿 命；W及 利用所述计算的数值使用因数减小所述标定的最大溫度。 优选地，方法还包括当测量的冷却剂溫度落在标定的冷却剂溫度设定点之下并且 施加到电机的当前相位电压相对于标定值较高时，限制施加到功率逆变器模块的半导体开 关上的电压。 优选地，所述控制器被编程W监视相对于所述电机的相电流的、所述冷却剂的溫 度的变化的趋势，并利用该趋势检测所述冷却剂的潜在损失。 优选地，所述控制器被编程为改变功率逆变器模块的脉宽调制开关方法，减小半 导体开关的开关频率，W及减小向所述电机命令的扭矩或电流，并且被进一步编程为通过 选择W下中的一项来选择性降额所述功率逆变器模块:改变所述功率逆变器模块的脉宽调 制开关方法、减小所述半导体开关的开关频率和减小向所述电机命令的扭矩或电流。 本专利技术的上述和其他特征和优点从下面最佳模式的详细描述并结合附图考虑时 轻易理解到。【附图说明】 图1是具有功率逆变器模块(PIM)和编程有在此描述的降额控制逻辑组的车辆的 示意图； 图2是总地描述本降额策略的操作的曲线，且可用的马达扭矩在竖直轴线上绘制、 并且测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：直流(DC)电池组；多相电机；功率逆变器模块(PIM)，该功率逆变器模块电连接到DC电池组和多相电机，其中，所述功率逆变器模块包括多个半导体开关；逆变器冷却剂回路，该逆变器冷却剂回路可操作以通过冷却剂的循环而冷却功率逆变器模块；第一温度传感器，该第一温度传感器被构造成测量逆变器冷却剂回路中的冷却剂的温度；第二温度传感器，该第二温度传感器被构造成测量该功率逆变器模块的温度；以及控制器，所述控制器与功率逆变器模块连通，所述控制器可操作为选择性地降额功率逆变器模块并由此减小向电机的命令扭矩，其中，所述控制器被编程为：从第一温度传感器接收冷却剂的温度并从第二温度传感器接收功率逆变器模块的温度；确定电机的一组电气值；利用冷却剂的温度、功率逆变器模块的温度以及所述一组电气值估计所述半导体开关的结温；以及当所述功率逆变器模块的温度超过标定的最大温度时，通过限制向所述多相电机命令的扭矩和从所述多相电机可获得的扭矩，利用所估计的结温而选择性地降额所述功率逆变器模块。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SM卡德里，MN安沃，N阿拉法特，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US