CN104422476B - 一种判断冷却系统能否满足电力电子箱的冷却要求的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种判断冷却系统能否满足电力电子箱PEB的冷却要求的方法。所述电力电子箱包括功率器件IGBT，IGBT包括芯片和基板，其中基板设置在芯片的底部，在基板底部设置有水冷板，该冷却系统通过经过水冷板的冷却液冷却PEB。

Description

一种判断冷却系统能否满足电力电子箱的冷却要求的方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车，特别是电动车的电机驱动系统的冷却系统的故障诊断技术，并且尤其涉及一种判断冷却系统能否满足电力电子箱的冷却要求的方法，由此诊断冷却系统在水循环过程中出现问题。

背景技术

为了保证电动汽车的电驱动系统的性能，需要其冷却系统正常、高效地工作。当前电驱动系统一般采用水冷方式，其水冷循环路径包括了：冷凝水箱—电动水泵—电机控制器（电力电子箱）—电机—冷凝水箱，请参见本发明的图 1 。

现有技术中的冷却系统的管路较长，容易出现水泵堵转、管路堵塞、水路泄露、冷却液路存在气泡等故障，从而导致冷却系统达不到预计的冷却效果，降低电驱动系统的性能。

因此，需要一种方法有效及时地诊断冷却系统是否发生了故障。

发明内容

根据本发明的一个目的公开一种判断冷却系统能否满足电力电子箱PEB的冷却要求的方法，其特征在于，所述电力电子箱包括功率器件IGBT，IGBT包括芯片和基板，其中基板设置在芯片的底部，在基板底部设置有水冷板，该冷却系统通过经过水冷板的冷却液冷却PEB，

该方法包括以下步骤：

步骤A：计算冷却液温度到基板温度的实际温升ΔT，

步骤B：计算标定温升ΔT’，其中，ΔT’ = Rca*P，Rca是IGBT基板与冷却液之间的热阻，P是IGBT的损耗功率，

步骤C：计算实际温升ΔT与标定温升ΔT’的差值β= ΔT-ΔT’，当β大于预定值时，判定所述冷却系统不能满足PEB的冷却要求。

优选地，通过下式计算所述Rca:

Rca = Rcs+Rsa，

Rcs是IGBT基板与水冷板之间的热阻，Rsa是水冷板与冷却液之间的热阻，

通过下式计算所述P：

P = U*I*(1-η)，其中U为IGBT工作电压，I为IGBT工作电流，η为IGBT工作效率。

本发明有效地解决了冷却系统故障诊断难、成本高的问题，通过温度模型能够有效地发现冷却系统存在问题。本发明的技术方案成本低、易实现，且可靠性高。

附图说明

在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，本领域技术人员将会更清楚地了解本发明的各个方面。本领域技术人员应当理解的是，这些附图仅仅用于配合具体实施方式说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。其中，

图1是根据本发明实施例的冷却系统的温度传感器安装示意图。

图2是根据本发明实施例的判断冷却系统能否满足电力电子箱的冷却要求的方法的步骤示意图。

图3是根据本发明实施例的电力电子箱的IGBT的热阻分布示意图示意图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。在下面的描述中，为了解释的目的，陈述许多具体细节以便提供对实施例的一个或多个方面的透彻理解。

图1是根据本发明实施例的冷却系统的温度传感器安装示意图。如图1所示，电力电子箱（PEB, Power Electronics Box）包括功率器件IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），IGBT包括芯片和基板，其中基板设置在芯片的底部，在基板底部设置有水冷板，该冷却系统通过经过水冷板的冷却液冷却PEB。

根据一个实施例，可以在电力电子箱的水冷板冷却液进口处设置温度传感器T1，用于测量冷却液的温度；以及在IGBT的基板处设置温度传感器T2，用于测量基板的温度，这是因为在IGBT工作时，其表面温度不易测量，且热量主要是通过底部基板传导到水冷板。因此，可以通过控制基板的温度来调节IGBT的温度。

图2是根据本发明实施例的判断冷却系统能否满足电力电子箱的冷却要求的方法的步骤示意图。根据本发明的该实施例，判断冷却系统能否满足电力电子箱PEB的冷却要求的方法可以包括以下步骤：

步骤A：计算冷却液温度到基板温度的实际温升ΔT，这里ΔT是T2-T1。

步骤B：计算标定温升ΔT’，其中，ΔT’ = Rca*P，Rca是IGBT基板与冷却液之间的热阻，P是IGBT的损耗功率，，

步骤C：计算实际温升ΔT与标定温升ΔT’的差值β= ΔT-ΔT’，当β大于预定值时，判定所述冷却系统不能满足PEB的冷却要求。

以下结合图3关于电力电子箱的IGBT的热阻分布示意图阐述如何计算得到ΔT’。

首先，计算IGBT基板与冷却液之间的热阻Rca。如图3所示，IGBT基板与水冷板之间的热阻为Rcs，通常为0.1-0.2℃/W，水冷板与周围冷却液之间的热阻为Rsa，Rsa与冷却液流量Q相关，即Rsa=f{Q}，冷却液流量Q越大，则Rsa越小。因此，基板与冷却液之间的热阻Rca= Rcs+Rsa。

然后，计算IGBT的损耗功率P。PEB发热部件IGBT功率模块的损耗功率P = U*I*(1-η)，其中U为IGBT工作电压，I为IGBT工作电流，η为其工作效率。

在上述温度模型中，冷却液流量Q为标定值，即Rsa=f{Q}也为常数，因此IGBT的标定温升ΔT’在实际不同的损耗功率P下，ΔT’会随之变化，通常可以查询功率-散热曲线，得到不同功率P下的标定温升ΔT’。

如果ΔT-ΔT’大于预定值，则表示此时冷却回路的冷却液不能及时带走PEB产生的热量，这也就意味着冷却液实际流速低于标定值流速Q，或因为冷却液不足，或因为管路堵塞和泄露，而导致冷却系统不能满足PEB的冷却要求。在这种情况下，可以通过整车CAN网络，将此冷却故障标志位置位，由仪表盘的相关警示灯，提醒用户检查冷却系统，这样能够使电驱动系统冷却故障得到及时的处理。

通过以上实施方式的描述，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (2)

1.一种判断冷却系统能否满足电力电子箱PEB的冷却要求的方法，其特征在于，所述电力电子箱包括功率器件IGBT，IGBT包括芯片和基板，其中基板设置在芯片的底部，在基板底部设置有水冷板，该冷却系统通过经过水冷板的冷却液冷却PEB，

该方法包括以下步骤：

步骤A：计算冷却液温度到基板温度的实际温升ΔT，

步骤B：计算标定温升ΔT’，其中，ΔT’＝Rca*P，Rca是基板与冷却液之间的热阻，P是IGBT的损耗功率，

步骤C：计算实际温升ΔT与标定温升ΔT’的差值β＝ΔT-ΔT’，当β大于预定值时，判定所述冷却系统不能满足PEB的冷却要求。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

通过下式计算所述Rca:

Rca＝Rcs+Rsa，

Rcs是基板与水冷板之间的热阻，Rsa是水冷板与冷却液之间的热阻，

通过下式计算所述P：

P＝U*I*(1-η)，其中U为IGBT工作电压，I为IGBT工作电流，η为IGBT工作效率。