功率逆变器模块热管理制造技术

本发明专利技术涉及功率逆变器模块热管理。根据示例实施例，提供了一种用于限制电机的工作温度的方法。该方法包括基于功率逆变器模块的温度基准Ｔ↑［＊］和功率逆变器模块的半导体器件温度Ｔ之间的温差生成用于电机的最大容许电流Ｉ↑［＊］↓［Ｓ（ｍａｘ）］。该方法还包括基于最大容许电流Ｉ↑［＊］↓［Ｓ（ｍａｘ）］和最大容许通量Ψ↑［＊］↓［Ｓ（ｍａｘ）］生成最大容许转矩Ｔ↑［＊］↓［ｅ（ｍａｘ）］，并使用最大容许转矩Ｔ↑［＊］↓［ｅ（ｍａｘ）］限制转矩命令Ｔ↑［＊］↓［ｅ］以便将半导体器件温度Ｔ抑制在温度基准Ｔ↑［＊］以下。

【技术实现步骤摘要】

本公开一般涉及电动机(electric motor)，且更具体地涉及用于电动机的功率逆变器模块(PIM)的热管理。
技术介绍
近年来，技术的进步以及不断发展变化的风格喜好已引起汽车设计的重大变化。其中一个变化涉及汽车内各种电气系统的复杂性以及功率使用，尤其是代用燃料车辆，诸如混合动力车辆、电动车辆和燃料电池车辆。 在这些车辆中使用的电机(motor)所需的功率和/或转矩密度极其高。特定电机可以产生的功率或转矩的量很大程度上受绕组、或线圈、运行期间电机内的温度所限制。如果容许电机运行从而使得绕组温度变得太高，诸如PIM的半导体器件之类的敏感电部件可能受到损坏。 一种限制PIM温度的常用方法是计算输出或直流电流的I2T(电流对温度(current to temperature))并限制峰值电流的持续时间，所述峰值电流与规格的标称电流成固定比例。然而，该方法未考虑到PIM内部的加热机制，且以完全开环的方式工作。 因此，希望提供一种用于限制电动机的工作温度的系统和方法，其允许在运行的每个阶段连续地控制工作温度。另外，希望提供一种便利电机的连续运行同时限制工作温度的系统和方法。此外，结合附图和前述的
及
技术介绍
，本专利技术的其它可取特征和特性将根据随后的详细描述及所附权利要求书而变得显而易见。
技术实现思路
根据各种示范性实施例，提供了一种用于限制电机的操作温度的方法。该方法包括基于功率逆变器模块的温度基准(temperaturereference)T*和功率逆变器模块的半导体器件温度T之间的温差生成用于电机的最大容许电流 该方法还包括基于最大容许电流 和最大容许通量 生成最大容许转矩 并使用最大容许转矩 限制转矩命令 以便将半导体器件温度T抑制在温度基准T*以下。 根据其他示范性实施例，提供了一种控制器，该控制器可操作以限制汽车系统中的功率逆变器模块的温度。该控制器包括温度误差电路和比例积分器(PI)控制器电路，所述温度误差电路可操作以在温度误差电路的输出处提供功率逆变器模块的温度基准与功率逆变器模块的温度之间的差值，所述PI控制器电路耦合到温度误差电路的输出且可操作以提供至少部分基于该差值的电流基准IS(fb)。 根据各种其它示范性实施例，提供了一种汽车系统。该汽车系统适当地包括电机和耦合到电机的功率逆变器模块。该汽车系统还包括耦合到电机的控制器和耦合到控制器的转矩限制器。控制器可操作以基于功率逆变器模块的温度极限T*与功率逆变器模块的半导体器件温度T之间的差值生成用于电机的最大容许电流 转矩限制器可操作以基于最大容许电流 限制用于电机的转矩命令。 附图说明 将在下文中结合附图描述本专利技术，其中相同的数字表示相同的元件，且 图1是根据本专利技术实施例的示范性汽车的示意图； 图2是示出根据本专利技术实施例的示范性PIM的框图； 图3是进一步示出根据本专利技术实施例的图2的PIM的构造的示意图； 图4是示出图2和3的PIM的等效热模型的框图； 图5是对利用图2的PIM的设备(plant)建模的框图； 图6是根据本专利技术的实施例对要控制的设备建模的框图； 图7是根据本专利技术的实施例对系统建模的框图； 图8是根据本专利技术的实施例对系统建模的框图； 图9是示出作为通量和电流的函数的示例电机的最大可用转矩的曲线图； 图10是示出根据实施例的示范性PIM温度限制控制器1000的框图；和 图11是示出根据实施例的基于图10的输出限制转矩命令的示例的框图。 具体实施例方式 下列详细描述本质上仅是示范性的，且并不打算限制本专利技术或本专利技术的应用及用途。此外，不打算受前述的
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技术介绍
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技术实现思路
或下列详细描述中给出的任何明示或暗示的理论约束。 以下描述涉及被“连接”或“耦合”到一起的元件或零件。如本文中使用的，除非另有明确声明，“连接”是指一个元件/零件直接接合到另一个元件/零件(或直接与其通信)，且不一定是通过机械方式。同样，除非另有明确声明，“耦合”是指一个元件/零件直接或间接地接合到另一元件/零件(或者直接或间接地与其通信)，且不一定是通过机械方式。然而，应当理解，尽管下面可能在一个实施例中说明两个元件是“连接”的，但是在可选实施例中类似元件可以是“耦合”的，且反之亦然。因而，尽管这里示出的示意图描绘了元件的示范性布置，但在实际实施例中可以存在其它插入(intervening)元件、装置、零件或部件。也应该理解到，图1-11仅仅是说明性的且可以不按比例绘制。 图1到图11示出了一种用于限制电动机的工作温度的方法和/或系统。根据一方面，基于结温基准(junction temperature reference)(或极限) 与实际(要么是测量的要么是估计的)结温Tj之间的温差生成电机的最大容许电流 根据另一方面，基于基片温度基准(或极限) 与实际(要么是测量的要么是估计的)基片温度TS之间的温差生成电机的最大容许电流 电机的最大容许电流 然后被转换为转矩极限，该转矩极限用于限制电机的转矩命令。 图1示出了根据一个实施例的车辆10或“汽车”。汽车10包括底盘12、车体14、四个车轮16、和电子控制系统18。车体14布置在底盘12上且基本上封闭汽车10的其它部件。车体14和底盘12可以共同形成车架。车轮16的每一个均在车体14的相应拐角附近转动地耦合到底盘12。 汽车10可以是许多不同类型汽车中的任一种，诸如轿车、货车、卡车、或运动型多功能车(SUV)，且可以是两轮驱动(2WD)(即后轮驱动或前轮驱动)、四轮驱动(4WD)或全轮驱动(AWD)。车辆10也可以合并许多不同类型发动机中的任一种或它们的组合，所述发动机诸如汽油燃料内燃机或柴油燃料内燃机、“灵活燃料型车辆”(FFV)发动机(即，使用汽油和酒精的混合物)、气态化合物(例如，氢气和/或天然气)燃料发动机、燃烧/电动机混合发动机，以及电动机。 在图1所示出的示范性实施例中，汽车10是混合动力车辆、且还包括致动器(actuator)组件20、电池22、PIM组件24和散热器26。致动器组件20包括内燃机28和电动机/发电机(或电机)30。如本领域技术人员将理解的，电动机30在其中包括变速器，且尽管未示出还在其中包括定子组件(包括多个导电线圈)、转子组件(包括铁磁芯)、冷却流体(即冷却剂)、和至少一个温度传感器。内燃机28和电动机30是集成的，从而使得两者通过一个或多个驱动轴32机械地耦合到至少一些车轮16。散热器26连接到车架的外部，且尽管没有详细示出，散热器26包括贯穿其中的多个冷却通道，所述冷却通道包含诸如水和/或乙二醇(即“防冻剂”)的冷却流体(即冷却剂)，并且散热器26耦合到发动机28和PIM组件24。在一个实施例中，PIM组件24接收冷却剂并与电动机30共享冷却剂。散热器26可以类似地连接到PIM组件24和/或电动机30。 电子控制系统18与致动器组件20(包括其中的温度传感器)、电池22和PIM组件24可操作通信。尽管没有详细示出，电子控制系统18包括诸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：　基于功率逆变器模块的温度基准Ｔ↑［＊］和功率逆变器模块的半导体器件温度Ｔ之间的温差生成用于电机的最大容许电流Ｉ↓［Ｓ（ｍａｘ）］↑［＊］；　基于最大容许电流Ｉ↓［Ｓ（ｍａｘ）］↑［＊］和最大容许通量Ψ↓［Ｓ（ｍａｘ）］↑［＊］生成最大容许转矩Ｔ↓［ｅ（ｍａｘ）］↑［＊］；和　使用最大容许转矩Ｔ↓［ｅ（ｍａｘ）］↑［＊］限制转矩命令Ｔ↓［ｅ］↑［＊］以便将半导体器件温度Ｔ抑制到温度基准Ｔ↑［＊］以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：YC森，G加列戈斯洛佩斯，S希蒂，M米拉尼，M佩里西克，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]