一种充电机的非直接测量的温度保护方法技术

本发明专利技术公开了一种充电机的非直接测量的温度保护方法，其建立模拟温度环境，进行温升数据测试，得到实验值，判定该功率器件是最恶劣器件；利用热电类比方法建立热路模型，得到热路模型表达式，以最恶劣器件的实验值代入功率器件的热量模型表达式，对热路模型表达式中的各参数进行计算；设定最恶劣器件的最大限定温度，最大限定温度小于其工业级工作温度范围的最高值，实时采集充电机的输入功率和环境温度，根据热路模型表达式计算出最恶劣器件的实时稳态温度，然后与最恶劣器件的最大限定温度比较，当高于最大限定温度，降低充电机输入功率，以限制最恶劣器件的温升，从而对充电机温度保护。

Non direct measuring temperature protection method for charger

The invention discloses a temperature protection method of non direct measurement of a charger, the simulated temperature environment, temperature rise test data, obtained experimental data, determination of the power device is the most severe device; thermal model established by thermoelectric analogy method, get the thermal model expression value model given by heat power devices in the worst device experiment, the parameters of thermal model expression is calculated; the maximum temperature setting of the worst of the device, the maximum value of the highest temperature is less than the industrial grade temperature range, input power and environmental temperature real-time acquisition of charger and calculates steady temperature device according to the heat of the worst road then the worst model expression, and the maximum temperature device, when the temperature is higher than the maximum limit, reduce the input power charger To protect the temperature of the charger by limiting the temperature rise of the worst components.

【技术实现步骤摘要】
一种充电机的非直接测量的温度保护方法
本专利技术涉及快速充电机
，尤其涉及一种充电机的非直接测量的温度保护方法。
技术介绍
随着电动汽车行业快速发展，电动汽车充电机的需求量也与日俱增，快速充电机一般采用大电流或高电压给电池直接充电，较高的充电功率可使电池在短时间内充至80％左右。但在高温日照天气下电动汽车内部温度极高，车载充电器长时间工作在大功率高温环境下，其内部功率器件温升较快，易引起各种失效故障，产生安全问题，国外已有部分学者开始研究功率器件的热保护方法，该技术主要通过主动热控制方式实现，主动热控制是一种温度闭环控制方法，通过实时获取功率器件的工作温度，调整输出功率以提高功率器件运行的可靠性，但电动车辆在路面较为颠簸的路况下行驶时，车载充电机处于剧烈振动的环境条件中，探头极易发生错位或脱落，因此也难以完成其主动热控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决在高温日照天气下电动汽车内部温度极高，车载充电器长时间工作在大功率高温环境下，其内部功率器件温升较快，易引起各种失效故障的技术问题，克服现有主动热控制方法采用温度探头直接测试功率器件温度而在车载充电机处于剧烈振动的环境条件中，探头极易发生错位或脱落的技术缺陷。为了解决以上技术问题，本专利技术采取的技术方案是：一种充电机的非直接测量的温度保护方法，所述充电机包括若干功率器件，包括如下步骤，步骤1)建立模拟温度环境，将充电机放置在模拟温度环境中，设定环境温度范围和充电机的输入功率范围，并分别在环境温度范围内的任一环境温度保持不变时，给充电机输入功率，观测功率器件的温升，待功率器件的温度稳定时，记录实验值，即环境温度值、输入功率值和各功率器件的温度值，刷选实验值，在相同环境温度值和相同输入功率值的情况下，当一个功率器件的温度值最接近它的工业级工作温度范围的最高值，而其他功率器件的温度值均不高于各自的工业级工作温度范围的最高值时，判定该功率器件是最恶劣器件；步骤2)利用热电类比方法建立热路模型，得到热路模型表达式，即，Tw＝C1Ta+C2Pi+C3，式中C1为温度系数，C2为功率系数，C3为修正系数，Ta为环境温度变量，Pi是充电机的输入功率变量，Tw是功率器件的稳态温度变量；步骤3)以最恶劣器件的实验值代入功率器件的热量模型表达式，对热路模型表达式中的各参数进行计算；步骤4)设定最恶劣器件的最大限定温度，最大限定温度小于其工业级工作温度范围的最高值，实时采集充电机的输入功率和环境温度，根据热路模型表达式计算出最恶劣器件的实时稳态温度，然后与最恶劣器件的最大限定温度比较，当高于最大限定温度时，降低充电机输入功率，以限制最恶劣器件的温升。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过温升模拟测试，寻找最恶劣的功率器件，即该功率器件首先接近它的工业级工作温度范围的最高值，而对充电机的温度保护的实质是对最恶劣器件的温度保护，限制其温升，随后针对该功率器件，建立可描述器件温度、输入功率及环境温度关联性的热路模型，并对模型参数进行计算；最后利用该热路模型，调整充电机输入功率，实现功率器件的温度保护；该方法不需直接测量功率器件温升情况，只依据当前环境温度和输入功率，即可实现功率器件的热保护,克服了现有主动热控制方法采用温度探头直接测试功率器件温度而在车载充电机处于剧烈振动的环境条件中，探头极易发生错位或脱落的技术缺陷。附图说明图1所示为本专利技术的流程图。图2所示为本专利技术实施例中的各功率器件的温升曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1参考图1，一种充电机的非直接测量的温度保护方法，所述充电机包括若干功率器件，包括如下步骤，步骤1)建立模拟温度环境，将充电机放置在模拟温度环境中，设定环境温度范围和充电机的输入功率范围，并分别在环境温度范围内的任一环境温度保持不变时，给充电机输入功率，观测功率器件的温升，待功率器件的温度稳定时，记录实验值，即环境温度值、输入功率值和各功率器件的温度值，刷选实验值，在相同环境温度值和相同输入功率值的情况下，当一个功率器件的温度值最接近它的工业级工作温度范围的最高值，而其他功率器件的温度值均不高于各自的工业级工作温度范围的最高值时，判定该功率器件是最恶劣器件。一般情况，充电机的功率器件包括mos管、变压器、整流管和整流桥等元器件，所述环境温度范围设定在20℃到55℃之间，而充电机的输入功率范围根据充电机的最大输入功率来设定的，在进行模拟温升测试中，在环境温度范围中分别取值20℃、30℃、40℃、50℃，而充电机的输入功率范围在500w-2000w，取值500w、1000w、1500w、2000w，在环境温度保持不变时，给充电机提供不同的输入功率，即500w、1000w、1500w、2000w，用于观测功率器件的温升，每次输入功率不变时，待功率器件的温度稳定，记录实验值，即环境温度值、输入功率值和各功率器件的温度值，图2所示了本实施例中的充电机的主要功率器件的温升曲线，从实验值刷选，判断哪个功率器件是最恶劣器件，筛选和判断的方法是：在相同环境温度值和相同输入功率值的情况下，当一个功率器件的温度值最接近它的工业级工作温度范围的最高值，而其他功率器件的温度值均不高于各自的工业级工作温度范围的最高值时，判定该功率器件是最恶劣器件。步骤2)利用热电类比方法建立热路模型，得到热路模型表达式，即，Tw＝C1Ta+C2Pi+C3，式中C1为温度系数，C2为功率系数，C3为修正系数，Ta为环境温度变量，Pi是充电机的输入功率变量，Tw是功率器件的稳态温度变量；具体如下：根据热电类比法原理，功率器件工作温度达到稳态时，功率器件的稳态温度取决于环境温度和功率器件的热损耗，因此，得到公式(1)Tw＝Ta+Pd·Rth(1)而功率热损耗等于热流量Pd和热阻Rth的乘积，而功率器件热流量Pd取决于功率器件的效率η和输入功率Pi，因此，功率器件热流量Pd可表达为：Pd＝Pi-Pi·η(2)再由式(1)可得功率器件工作时的稳态温度：Tw＝Ta+(1-η)·Rth·Pi(3)当热阻Rth不变的情况下，功率器件稳态温度决定于环境温度Ta、输入功率Pi和效率η的变化，因此将上式(3)简化为一般表达式：Tw＝C1Ta+C2Pi+C3(4)由式(4)可知，在得到环境温度和输入功率后，热路模型表达式可有效描述功率器件的稳态温度。步骤3)以最恶劣器件的实验值代入功率器件的热量模型表达式，对热路模型表达式中的各参数进行计算；本专利技术对充电机的温度保护的实质是对最恶劣器件的温度保护，限制其温升，因此我们需要得到最恶劣器件的热路模型表达式，一般情况下，功率器件的热路模型的参数难以通过理论计算得到，故采用参数计算的方法，即，当温升测试数据多于参数时，可视为参数的超定方程组。以公式(4)为基础，以最恶劣器件的实验值代入功率器件的热量模型表达式，得方程组，如式(5)所示。式中Tan、Pin为功率器件的第n次温测环境温度和输入功率，Twn为第n次功率器件稳态时的工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充电机的非直接测量的温度保护方法，所述充电机包括若干功率器件，其特征在于，包括如下步骤，步骤1)建立模拟温度环境，将充电机放置在模拟温度环境中，设定环境温度范围和充电机的输入功率范围，并分别在环境温度范围内的任一环境温度保持不变时，给充电机输入功率，观测功率器件的温升，待功率器件的温度稳定时，记录实验值，即环境温度值、输入功率值和各功率器件的温度值，刷选实验值，在相同环境温度值和相同输入功率值的情况下，当一个功率器件的温度值最接近它的工业级工作温度范围的最高值，而其他功率器件的温度值均不高于各自的工业级工作温度范围的最高值时，判定该功率器件是最恶劣器件；步骤2)利用热电类比方法建立热路模型，得到热路模型表达式，即，Tw＝C1Ta+C2Pi+C3，式中C1为温度系数，C2为功率系数，C3为修正系数，Ta为环境温度变量，Pi是充电机的输入功率变量，Tw是功率器件的稳态温度变量；步骤3)以最恶劣器件的实验值代入功率器件的热量模型表达式，对热路模型表达式中的各参数进行计算；步骤4)设定最恶劣器件的最大限定温度，最大限定温度小于其工业级工作温度范围的最高值，实时采集充电机的输入功率和环境温度，根据热路模型表达式计算出最恶劣器件的实时稳态温度，然后与最恶劣器件的最大限定温度比较，当高于最大限定温度时，降低充电机输入功率，以限制最恶劣器件的温升。...

【技术特征摘要】
1.一种充电机的非直接测量的温度保护方法，所述充电机包括若干功率器件，其特征在于，包括如下步骤，步骤1)建立模拟温度环境，将充电机放置在模拟温度环境中，设定环境温度范围和充电机的输入功率范围，并分别在环境温度范围内的任一环境温度保持不变时，给充电机输入功率，观测功率器件的温升，待功率器件的温度稳定时，记录实验值，即环境温度值、输入功率值和各功率器件的温度值，刷选实验值，在相同环境温度值和相同输入功率值的情况下，当一个功率器件的温度值最接近它的工业级工作温度范围的最高值，而其他功率器件的温度值均不高于各自的工业级工作温度范围的最高值时，判定该功率器件是最恶劣器件；步骤2)利用热电类比方法建立热路模型，得到热路模型表达式，即，Tw＝C1Ta+C2Pi+C3，式中C1为温度系数，C2为功率系数，C3为修正系数，Ta为环境温度变量，Pi是充电机的输入功率变量，Tw是功率器件的稳态温度变量；步骤3)以最恶劣器件的实验值代入功率器件的热量模型表达式，对热路模型表达式中的各参数进行计算；步骤4)设定最恶劣器件的最大限定温度，最大限定温度小于其工业级工作温度范围的最高值，实时采集充电机的输入功率和环境温度，根据热路模型表达式计算出最恶劣器件的实时稳态温度，然后与最恶劣器件的最大限定温度比较，当高于最大限定温度时，降低充电机输入功率，以限制最恶劣器件的温升。2.如权利要求1所述的一种充电机的非直接测量的温度保护方法，其特征在于，所述环境温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：兴志，施泽波，魏欣，
申请(专利权)人：南京信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32