实时测试功率模块逆变工况下结温的装置、方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种实时测试功率模块逆变工况下结温的装置、方法及系统，该装置包括：装配有特制待测功率模块的被试电机控制器、用于根据控制信号模拟多种工况运行的工况控制台架，以及用于采集待测功率模块的红外辐射能量数据，并生成对应结温分布云图的热成像仪，所述被试电机控制器中包括至少一个经设定方案处理后的特制待测功率模块；还包括根据设定形式装配的驱动板和控制板。采用上述的装置执行测试，可解决现有模拟类方法中由于理想化算法导致结温计算结果失真的问题以及探测类方法的测试对象存在局限性的缺陷，能够在不同逆变工况下对功率模块芯片的结温进行实时观测，为复杂系统的控制和优化提供可靠的数据支持。复杂系统的控制和优化提供可靠的数据支持。复杂系统的控制和优化提供可靠的数据支持。

【技术实现步骤摘要】
实时测试功率模块逆变工况下结温的装置、方法及系统


[0001]本专利技术涉及功率模块监控与评估
，尤其涉及一种实时测试功率模块逆变工况下结温的装置、方法及系统。

技术介绍

[0002]随着现代电力电子技术的发展及国家对新能源相关行业的大力扶持和推广，IGBT功率模块在电驱动车辆动力系统逆变器中得到广泛使用。随着越来越多的功率器件投入使用，对于功率器件性能的可靠性问题的研究也愈发迫切，已有可靠研究表明：约60％的IGBT器件失效是由于热的因素导致，且IGBT芯片的实际工作温度每升高10℃，该芯片失效的可能性则会增加一倍，因此对IGBT功率模块内部的结温探究是功率模块工程化应用中的重要关注点。
[0003]为获得IGBT功率模块在相应功能组件工作过程中的结温，已有学者展开了相关研究，主要包括结温模拟和结温探测两类方式。由于结温模拟方式往往需要结合具体边界条件进行调整，且为较理想化、平均化的数值，无法精确直观地表征功率模块的实际结温数据；而在工程应用中，更希望以直观的方式获得IGBT功率器件内部的实际结温情况，因此相对模拟类算法，技术人员更倾向于采用探测类的手段。
[0004]针对探测类的结温测试方法，国内外学者研究的成果基本都是针对单个IGBT芯片或少数IGBT芯片并联时的结温数据开展测试方法的实践，并未针对实际逆变运行工况下的复杂情况直接进行系统地观测，而获取逆变工况下的IGBT功率模块内部的结温特性正是在具体应用中亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供了一种实时测试功率模块逆变工况下结温的装置，在一个实施例中，所述装置包括：
[0006]装配有特制待测功率模块的被试电机控制器；
[0007]工况控制台架，其用于根据来自上位机的控制信号模拟多种设定工况的运行模式；以及
[0008]热成像仪，其用于采集所述特制待测功率模块发出的红外辐射能量数据，根据其生成对应的结温分布云图并输出；
[0009]所述被试电机控制器包括：
[0010]一个或多个功率模块，其中，至少一个功率模块为经设定方案处理后的特制待测功率模块；和
[0011]按照设定形式与特制待测功率模块的栅极引脚连接的驱动板；
[0012]以及控制板，其中所述控制板避开特制待测功率模块的对面上方设置。
[0013]优选地，在一个实施例中，所述工况控制台架包括：
[0014]与所述被试电机控制器连接的第一高压电源、第一低压电源、第一上位机和第一
散热系统；
[0015]陪试电机，其通过三相输出线与所述被试电机控制器连接；
[0016]与所述陪试电机连接的第二散热系统；
[0017]负载测功机，其通过机械连轴的方式与所述被试电机控制器连接；
[0018]与所述负载测功机连接的测功机控制器；
[0019]以及与所述测功机控制器连接的第二高压电源、第二低压电源和第二上位机。
[0020]在一个实施例中，所述特制待测功率模块的IGBT芯片表面覆盖有满足设定要求的覆盖物。
[0021]在一个可选的实施例中，涂抹所述覆盖物以代替所述IGBT芯片表面的硅凝胶。
[0022]进一步地，所述覆盖物采用发射率满足0.9～0.96其中某一固定值的带色涂料，以使IGBT芯片散发红外辐射能量便于热成像仪观测，并针对覆盖物的发射率得到补偿修正后的结温云图数据。
[0023]具体地，在一个实施例中，所述驱动板采用贴装驱动板，在其竖立的条件下，将贴装驱动板的输出焊盘与对应的特制待测功率模块的栅极引脚或其他功率模块的栅极引脚连接。
[0024]在一个实施例中，所述第一高压电源通过高压直流输入线与所述被试电机控制器连接；
[0025]所述第一低压电源通过低压线束与所述被试电机控制器连接；
[0026]所述第一上位机通过CAN通信方式与所述被试电机控制器连接；
[0027]所述第一散热系统通过独立的水冷回路与所述被试电机控制器连接；
[0028]所述第二散热系统通过另一独立的水冷回路与所述陪试电机连接；
[0029]所述第二高压电源通过直流输入线与测功机控制器连接；
[0030]所述第二低压电源通过低压线束与测功机控制器连接；
[0031]所述第二上位机通过CAN通信方式与测功机控制器连接。
[0032]在一个实施例中，所述热成像仪通过以太网与第一上位机连接，将实时的观测数据传输至第一上位机。
[0033]基于上述任意一个或多个实施例的其他方面，本专利技术还提供一种实时测试功率模块逆变工况下结温的方法，在一个实施例中，该方法包括：
[0034]采用满足设定放射率要求的覆盖物对IGBT芯片进行处理，得到用于结温测试试验的特制待测功率模块；
[0035]按照上述任意一个或多个实施例中所述的装置配置形式将所述特制待测功率模块装配至被试电机控制器的箱体内；
[0036]启动测试，由上位机根据设定的工况数据以及热成像仪采集的实时结温数据，控制被试电机控制器和工况控制台架中的负载测功机运行，以模拟设定的多种运行工况；
[0037]通过热成像仪采集所述特制待测功率模块散发的红外辐射能量数据，并基于其生成对应的结温分布云图。
[0038]基于上述实施例中所述的方法，本专利技术还提供一种实时测试功率模块逆变工况下结温的系统，该系统控制执行如上述实施例中所述的方法。
[0039]与最接近的现有技术相比，本专利技术还具有如下有益效果：
[0040]本专利技术提供的一种实时测试功率模块逆变工况下结温的装置、方法及系统，所述装置包括：装配有特制待测功率模块的被试电机控制器、所述被试电机控制器中包括至少一个经设定方案处理后的特制待测功率模块；还包括根据设定形式装配的驱动板和控制板；本专利技术的装置中采用经设定方案处理后的特制功率模块作为待测功率模块，为实现在不影响功率模块正常工作的前提下直接观测其内部芯片结温打下基础，此外，在电机控制器中，驱动板和控制板在装配过程中遵循设定的形式，能够避免待测功率模块的观测结果被两者装配位置影响，一定程度上保障了观测结果的精确性；
[0041]进一步地，本专利技术的装置中还包括用于根据控制信号模拟多种工况运行的工况控制台架，以及用于根据实时的红外辐射能量数据生成对应结温分布云图的热成像仪，所述工况控制台架能够为待测功率模块提供多种不同的逆变工况环境，最大程度重现实际运行场景，保证直接观测到的结温数据是与其实际运行于各种逆变工况时一致的，为用户提供全面且精确的结温观测数据。
[0042]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0043]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实时测试功率模块逆变工况下结温的装置，其特征在于，所述装置包括：装配有特制待测功率模块的被试电机控制器；工况控制台架，其用于根据来自上位机的控制信号模拟多种设定工况的运行模式；以及热成像仪，其用于采集所述特制待测功率模块发出的红外辐射能量数据，根据其生成对应的结温分布云图并输出；所述被试电机控制器包括：一个或多个功率模块，其中，至少一个功率模块为经设定方案处理后的特制待测功率模块；和按照设定形式与特制待测功率模块的栅极引脚连接的驱动板；以及控制板，其中所述控制板避开特制待测功率模块的对面上方设置。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述工况控制台架包括：与所述被试电机控制器连接的第一高压电源、第一低压电源、第一上位机和第一散热系统；陪试电机，其通过三相输出线与所述被试电机控制器连接；与所述陪试电机连接的第二散热系统；负载测功机，其通过机械连轴的方式与所述被试电机控制器连接；与所述负载测功机连接的测功机控制器；以及与所述测功机控制器连接的第二高压电源、第二低压电源和第二上位机。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述特制待测功率模块的IGBT芯片表面覆盖有满足设定要求的覆盖物。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，涂抹所述覆盖物以代替所述IGBT芯片表面的硅凝胶。5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述覆盖物采用发射率满足0.9～0.96其中某一固定值的带色涂料，以使IGBT芯片散发红外辐射能量便于热成像仪观测，并针对覆盖物的发射率得到补偿修正后的结温云图数据。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动板采...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迪德，古强，王坚，乐林红，彭再武，
申请(专利权)人：中车时代电动汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：