用于估计功率模块部件的温度的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及用于估计功率模块部件的温度的系统及方法。提供用于对系统中的部件（比如混合动力车辆或电动车辆的功率模块）的温度特性建模的方法和系统。为该系统中的每个部件计算功耗值。对与该选定部件相关联的功耗值应用第一滤波器以确定其估计温度。对于邻近所述选定部件定位的每个相邻部件，通过对相邻部件的功耗值中每一个应用其它滤波器来估计交叉耦合温度。然后能够对选定部件的估计温度和每个相邻部件的估计交叉耦合温度进行相加，从而估计所述选定部件的工作温度。此外，如果为选定部件确定的工作温度超过阈值，则可以调整系统的操作。

【技术实现步骤摘要】

本文件一般涉及功率模块，比如那些用于混合动力车辆和电动车辆的功率模块。更具体地，本文件描述用于在车辆的操作期间估计功率模块中所用的部件的温度的系统和方法
技术介绍
近年来，所谓的“混合动力车辆”已经变得日益普及。这些车辆典型地利用由一个或多个电动机生成的功率来补充由较常规的内燃机产生的功率，从而急剧地减少了燃料消耗而不显著影响驾驶体验。 尽管混合动力车辆和电动车辆取得了成功，然而还存在各种设计和性能挑战。例如，在与电动机相关联的功率模块电路内往往会出现热问题，原因是存在于逆变器电路内的各种部件(例如，晶体管、二极管)往往以不均匀的速率散发热量，尤其在低的基本工作频率下更是如此。典型地，期望的是避免使功率模块中的各种部件过热以防止损坏。虽然许多功率模块控制器实施某种热保护，但是这典型地基于内部安装的热敏电阻器和/或对模块的基本输出在一段时期内的热耗散进行平均。这种技术通常假设输出的频率相对于部件的热时间常数而言是高的以便在时间上对器件温度进行平均。然而在很低频率工作(例如，很低速度或停滞状态)时，这种平均假设不能成立，从而导致温度估计不精确。不精确的估计可能潜在地导致该系统的一个或多个部件的不期望过载，这种不期望过载可能随时间的流逝导致这种部件的可靠性减低。 因而，期望的是提供改进的用于估计功率模块系统内的部件的热状况的系统和技术。尤其，期望的是建立甚至在相对低的基本工作频率(比如零赫兹)下可提供精确温度估计的系统和技术。而且，根据后续的详细描述和所附的权利要求书，并结合附图以及前述的
和
技术介绍
，本专利技术的其它期望特征和特性将变得显而易见。
技术实现思路
根据各种示例性实施例，提供用于对系统(比如混合动力车辆或电动车辆的功率模块)中的部件的温度特性建模的方法和系统。为该系统中的每个部件计算功耗值。对与选定部件相关联的功耗值应用第一滤波器以确定其的估计温度。对于邻近所述选定部件定位的每个相邻部件，通过对所述相邻部件的功耗值中的每一个应用其它滤波器来估计交叉耦合温度。然后能够对所述选定部件的估计温度和每个相邻部件的所估计的交叉耦合温度进行相加，从而估计所述选定部件的工作温度。此外，如果为所述选定部件确定的工作温度超过阈值，则可以调整该系统的操作。 其它实施例涉及对车辆中的包括多个部件的功率模块进行操作的方法。计算该多个部件中的每个部件的功耗值，并且对与该多个部件中的一个选定部件相关联的功耗值应用第一滤波器以确定该选定部件的估计温度。对于邻近所述选定部件定位的多个相邻部件中的每个部件，通过对该相邻部件的功耗值应用与该相邻部件相关联的滤波器来估计该相邻部件的交叉耦合温度。然后对所述选定部件的估计温度和每个相邻部件的估计的交叉耦合温度进行相加，从而估计所述选定部件的工作温度。如果为所述选定部件确定的工作温度超过阈值，则可以调整功率模块的操作。 还有其它实施例涉及用于车辆的功率模块，所述功率模块包括多个电部件以及与所述多个电部件中的每个部件耦合的控制器。该控制器被配置成计算该多个部件中的每个部件的功耗值；以及对与该多个部件中的一个选定部件相关联的功耗值应用第一滤波器以确定该选定部件的估计温度。该控制器还被配置成对于邻近该选定部件定位的多个相邻部件中的每个部件，通过对该相邻部件的功耗值应用与该相邻部件相关联的滤波器来估计该相邻部件的交叉耦合温度；以及对该选定部件的估计温度和每个相邻部件的估计的交叉耦合温度进行相加，从而估计该选定部件的工作温度。如果为该选定部件所确定的工作温度超过阈值，则能够调整该功率模块的操作。 下面另外详细描述各个实施例的其它特征和方面。 附图说明 在下文中将结合以下附图来描述该主题，其中相同的参考标记表示相同的元件，以及 图1是车辆的示例性功率模块的电路图； 图2是示出用于估计系统中的一个或多个部件的温度的示例性技术的流程图； 图3是示出示例性滤波器布置的框图；和 图4是示出若干部件随时间变化的示例性温度特性的图示。 具体实施例方式 以下描述主要涉及与功率模块相关联的方法和系统，所述功率模块例如那些存在于许多混合动力汽车和电动汽车、卡车以及其它车辆上的功率模块。然而，等效的概念可以容易地应用于其它车辆、工业、航空和航天、和/或其它装置中。在这方面，以下的详细描述本质上仅仅是示例性的而不企图限制本专利技术或者本专利技术的应用和使用。而且，没有意图要受前面
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技术介绍
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技术实现思路
或者以下详细描述中介绍的任何显式或隐式理论的约束。 一般而言，在系统中工作的各个部件的温度能够通过对计算的功耗值应用基于滤波器的温度行为模型来精确地估计。也就是说，能够基于已知的数据来计算一个或多个部件的功耗值。然后可以对这些计算的值进行滤波，其中视情况而定对这些结果进行相加以得到部件温度的精确估计。通过应用适当的滤波器组，在甚至低的基本频率下的温度估计能够比那些基于现有技术的平均技术的温度估计精确很多。 以下描述涉及被“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。如本文所用的，除非另外明确指出，“连接”意指一个元件/节点/特征在机械、逻辑、电学或其它适当意义上被直接接合到另一元件/节点/特征(或与另一元件/节点/特征直接通信)。同样，除非另外明确指出，“耦合”意指一个元件/节点/特征在机械、逻辑、电学或其它适当意义上被直接或间接接合到另一元件/节点/特征(或与另一元件/节点/特征直接或间接通信)。术语“示例性”是以“示例”的意义而不是“模型”的意义使用的。此外，尽管这些图可能描绘了元件的示例布置，但是在本专利技术的实际实施例中可以存在附加的插入元件、器件、特征或部件。 现在参照附图并开始参照图1，示出了适合用于汽车、卡车或其它车辆的示例性系统100。这种系统100可以包括任何种类的DC-AC转换器(或逆变器)、任何种类的DC-DC转换器等等。在图1的示例中，系统100是逆变器型电路，其适当地将来自源104的电能施加到电机102的多个电相130、132、134上。这种能量典型地是响应于由数字控制器137生成的并且酌情提供给电路100内的开关部件的各种脉宽调制(PWM)或其它控制信号139A-F而施加的。许多其它类型的系统100可以等效地应用于汽车或其它装置中。 如图1所示，系统100包括适当的功率模块138，其利用在图1中作为开关106-116示出的三组开关元件将电流施加到AC电机102的三个电相130、132、134的每一个。开关106和108能够分别由信号139A和139B激活以将正电流或负电流施加到相130，而开关110和112由信号139C-D激活以将正电流或负电流施加到相132，并且开关114和116分别由信号139E-F激活以将正电流或负电流施加到相134。在各个实施例中，开关106-116是用绝缘栅双极晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等等来实施的。这种晶体管典型地提供公共端子(例如，基极或栅极端子)，能够用控制信号139A-F将所述公共端子驱动至相对高或低的电压，从而实现器件的其余端子之间的电传导。 在图1所示的实施例中，所示的每个开关106-116被配置成与二极管118-128反并联。一般而言，每个二极管在其相伴(compani本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对系统中的多个部件中的一个选定部件的工作温度建模的方法，该方法包括：　对于所述多个部件中的每个部件，计算该部件的功耗值；　对与该选定部件相关联的功耗值应用第一滤波器以获取所述选定部件的估计温度；　对于邻近所述选定部件定 位的多个相邻部件中的每个部件，通过对该相邻部件的功耗值进行滤波来确定该相邻部件的估计的交叉耦合温度；　对该选定部件的估计温度和每个相邻部件的估计的交叉耦合温度进行相加，从而确定所述选定部件的工作温度；以及　输出为该选定部件所确定 的工作温度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CC斯坦库，RT道西，BA韦尔奇科，
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]