CN109443573A - 一种功率管内核温度检测系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种功率管内核温度检测系统与方法，涉及温度检测技术领域。该系统包括电控单元与多个功率管，电控单元与每个功率管电连接，多个功率管用于分别与一电机的相线电连接，并且，该系统还包括电压采集模块与电流采集模块，通过电压采集模块采集导通的目标功率管的压降信息，并通过电流采集模块，采集导通的目标功率管的电流信息，然后利用电控单元用于依据压降信息与电流信息计算导通的目标功率管的内阻，并依据内阻与预设定的对应表获取目标功率管的结温。本发明提供的功率管内核温度检测系统与方法具有能够准确及时反映结温的波动状态的优点。

Description

一种功率管内核温度检测系统与方法

技术领域

本发明涉及温度检测技术领域，具体而言，涉及一种功率管内核温度检测系统与方法。

背景技术

功率管的结温(即功率管在运行过程中内部的温度)是判断功率管处于安全运行的重要条件，工作结温限制着控制器的最大输出能力。因此，功率管的运行过程中，对功率管的结温的实时测量至关重要。

目前，对于功率管的结温的测量主要采用基于NTC(热敏电阻特性曲线)进行测量，即将功率管与热敏电阻进行结合，利用热敏电阻测量功率管的结温。但是，由于功率管的内核与NTC之间由于热阻存在温差，且两者的关系的不准确性，使得在测量过程中NTC响应时间慢，且不能准确及时反映结温的波动状态。

有鉴于此，如何解决上述问题，是本领域技术人员关注的重点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种功率管内核温度检测系统，以解决现有技术中在测量功率管结温的过程中不能准确及时反映结温的波动状态的问题。

本发明的另一目的在于提供一种功率管内核温度检测方法，以解决现有技术中在测量功率管结温的过程中不能准确及时反映结温的波动状态的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一方面，本发明实施例提出一种功率管内核温度检测系统，所述系统包括电控单元与多个功率管，所述电控单元与每个所述功率管电连接，所述多个功率管用于分别与一电机电连接，所述系统还包括：

电压采集模块，与所述电控单元电连接，用于采集导通的目标功率管的压降信息；

电流采集模块，与所述电控单元电连接，用于采集导通的目标功率管的电流信息；

所述电控单元用于依据所述压降信息与所述电流信息计算导通的目标功率管的内阻，并依据所述内阻与预设定的对应表获取所述目标功率管的结温。

另一方面，本发明实施例还提出一种功率管内核温度检测方法，应用于功率管内核温度检测系统，所述方法包括：

所述电压采集模块采集导通的目标功率管的压降信息，并将所述压降信息传输至所述电控单元；

所述电流采集模块采集导通的目标功率管的电流信息，并将所述电流信息传输至所述电控单元；

所述电控单元依据所述压降信息与所述电流信息计算目标功率管的内阻，并依据所述内阻与预设定的对应表获取所述功率管的结温。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种功率管内核温度检测系统与方法，该系统包括电控单元与多个功率管，电控单元与每个功率管电连接，多个功率管用于分别与一电机电连接，并且，该系统还包括电压采集模块与电流采集模块，通过电压采集模块采集导通的目标功率管的压降信息，并通过电流采集模块，采集导通的目标功率管的电流信息，然后利用电控单元用于依据压降信息与电流信息计算导通的目标功率管的内阻，并依据内阻与预设定的对应表获取目标功率管的结温。由于本发明采用测量电流信息与电压信息的方式计算目标功率管内阻，然后依据内阻查表得到内核温度，直接利用流过功率管电流与压降获取结温，因此不会存在温差问题，能够准确及时反映结温的波动状态。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的功率管内核温度检测系统的模块示意图。

图2示出了本发明实施例提供的功率管内核温度检测系统的去除电控单元的模块示意图。

图3示出了本发明实施例提供的另一种功率管内核温度检测系统的电路图。

图4示出了本发明实施例提供的功率管内核温度检测系统的第一种测量电流实现方式的模块示意图。

图5示出了本发明实施例提供的功率管内核温度检测系统的第二种测量电流实现方式的模块示意图。

图6示出了本发明实施例提供的功率管内核温度检测系统的第三种测量电流实现方式的模块示意图。

图7示出了本发明实施例提供的功率管内核温度检测方法的流程图。

图标：100-功率管内核温度检测系统；110-电控单元；120-功率管；130-电压采集模块；140-电流采集模块；150-三相电机；160-电源。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参阅图1与图2，本发明实施例提供了一种功率管内核温度检测系统100，该系统包括电控单元110与多个功率管120，电控单元110与每个功率管120电连接，多个功率管120用于分别与一电机电连接，从而使电控单元110通过不同功率管120的导通状态控制电机运行。同时，该系统还包括电压采集模块130与电流采集模块140，其中电压采集模块130、电流采集模块140均与电控单元110电连接，且电流采集模块140用于采集导通的目标功率管120的电流信息，电压采集模块130用于采集导通的目标功率管120的压降信息。同时电压采集模块130与电流采集将采集到的数据传输至电控单元110，由电控单元110依据压降信息与电流信息计算导通的目标功率管120的内阻，并依据内阻与预设定的对应表获取目标功率管120的结温。

需要说明的是，相当于传统的采用基于NTC(热敏电阻特性曲线)进行测量功率管120的结温的方式，利用流过目标功率管120电流信息与压降信息获取结温，不会存在温差问题，能够准确及时反映结温的波动状态。并且，在多个功率管120中，电控单元110会控制其中部分功率管120导通，以带动电机运转，本实施例所述的目标功率管120为导通的功率管120中，能够测量出其电流信息与压降信息的功表。

还需要说明的，在本实施中，电控单元110采用MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，功率管120采用Mosfet(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金氧半场效功率管)或IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅功率管)，本实施例对此并不做任何限定。在功率管120的运行过程中，在功率管120的内部会产生一定的温度，即结温或内核温度。电压采集模块130可以为电压传感器或压降采样电路。

进一步地，本实施例提供的系统还包括电机与电源160，电机每条相线分别与至少一个功率管120电连接，电源160分别与多个功率管120电连接，电控单元110控制不同的功率管120导通，以在电源160、功率管120以及电机之间搭建回路，电机运转。并且，本实施例所述的电机为多相电机，例如二相电机、三相电机150或者五相电机等，本实施例以三相电机150进行说明。

具体地，多个功率管120用于分别与三相电机150的不同相路电连接，且每个相路上的至少一个目标功率管120连接有电压采集模块130，电控单元110用于控制每个相路中的至少一个目标功率管120导通，以驱动电机运转。

请再次参阅图1，本实施例以六个功率管120为例进行说明，其中六个功率管120分别为第一功率管、第二功率管、第三功率管、第四功率管、第五功率管以及第六功率管，即N1、N2、N3、N4、N5、N6。其中，第一功率与第四功率管组成第一相路a，第二功率管与第五功率管组成第二相路b，第三功率管与第六功率管组成第三相路c。当然地，在其它的一些实施例中功率管120的数量也可以更多或者更少，例如，请参阅图3，采用12个功率管或其它6的倍数个功率管，其中，当采用更多的功率管120时，在每条相路上导通的功率管120的数量可能为多个，例如，在第一相路上包括三个功率管120，电控单元110可控制其中的两个功率管120导通，本实施例对此并不做任何限定。

进一步地，多个功率管120组成逆变桥，逆变桥包括上桥臂与下桥臂，其中，第一功率管、第二功率管以及第三功率管组成三个上桥臂，第四功率管、第五功率管以及第六功率管组成三个下桥臂，其中，电控单元110控制不同相路中上桥臂或者下桥臂导通，进而达到测量功率管120的内阻的目的。

需要说明的是，为了防止短路，在同一相路中，位于上下臂的功率管120不能同时导通。

需要说明的是，由于位于同一相路中的功率管120的结温相差不大，而不同相路中的功率管120的结温可能相差较大，因此本实施例提供的电压采集模块130可能根据实际需要进行设置，例如，在三个下桥臂上均设置电压采集模块130，即设置三个电压降采样电路，每个压降采样电路用于采集一个桥臂导通时的压降。或者在在三个上桥臂上均设置电压采集模块130，或者在三个上桥臂与三个下桥臂上同时设置电压采集模块130，且每个功率管120均与一个电压采集模块130电连接，本实施例对此并不做任何限定。

对于电流的采集，本实施例提供了三种采集方法，其中：

作为本实施例的第一种实现方式，请参阅图4，多个功率管120通过相线与电机连接，电流采集模块140包括相线电流传感器组，相线电流传感器组包括多个相线电流传感器，每个相线电流传感器均安装于一条相线上。即本实施方式中电流采集模块140包括第一相线电流传感器H1、第二相线电流传感器H2、第三相线电流传感器H3。

需要说明的是，本实施方式所述的相路为直接与三相电机150的不同相位连接的线路，其中，由于相路与功率管120连接，因此功率管120的电流信息与线路的电流相等，当采集到相路的电流信息时，即采集到了与该相路连接的功率管120的电流信息。

例如，当N1、N5、N6导通时，则电流通过N1流入三相电机150，并经过N5以及N6流出，此时H1采集的电流信息即为N1的电流，H2采集的电流信息即为N5的电流，H3采集的电流信息即为N6的电流。同时，需要说明的是，本实施例所述的目标功率管120指既能采集了电流信息，也采集了电压信息的功率管120，例如，在上述导通机制下，当三个下桥臂分别连接有电压采集模块130时，则此时目标功率管120为N5与N6；而此时若当三个上桥臂分别连接有电压采集模块130时，则目标功率管120为N1。

同时，由于电控单元110在发送六路PWM信号至功率管120，以使每个相路中的一个功率管120导通，同时，在实际使用过程中，电控单元110发送的PWM信号会实时改变，例如，当三个下桥臂连接有电压采集模块130，且当N1、N5、N6导通时，则此时能够测量出N5、N6的电流信息与压降信息，并且该信息会传输至电控单元110，电控单元110通过R＝U/I的计算公式能够计算出此时N5以及N6的内阻，电控单元110还会依据预存储的对应表获取目标功率管120的结温，其中，对应表即为内阻与结温的对应关系，采用内阻与结温一一对应的方式进行罗列。

进一步地，在下一时间段内，电控单元110可能控制N2、N3以及N4导通，此时电流从N2与N3流入，经过三相电机150后由N4流出，此时H1即采集的是N4的电流信息，电控单元110即能够接收到相应的数据进行N4的内阻的计算，进而通过对应表获取N4的结温，进而实现了实时获取每一路的功率管120的结温的效果。

作为本实施例的第二种实现方式，请参阅图5，多个功率管120均通过一对母线与一电源160电连接，电流采集模块140包括主线电流传感器R1，主线电流传感器R1安装于主线上。

其中，本实施例所述的主线为与电源160连接的导线，主线电流传感器可以设置于上桥臂的主线上，也可以设置于下桥臂的主线上，或在上桥臂与下桥臂的主线上同时安装主线电流传感器，以在下桥臂的主线上安装主线电流传感器为例进行说明，当N1、N5、N6导通时，此时无法获取N5或N6的电流，而当N1、N2以及N6导通时，此时R1即测量的为N6的电流。

作为本实施例的第三种实现方式，请参阅图6，多个功率管120均通过一条子线与一电源160电连接，电流采集模块140包括子线电流传感器组，子线电流传感器组包括多个子线电流传感器，每个子线电流传感器均安装于一条子线上。其中，本实施方式所述的子线指与功率管120连接的线路，且每个相路中的子线均与母线连接。且本实施方式中电流采集模块140包括第一子线电流传感器S1、第二子线电流传感器S2、第三子线电流传感器S3。与第一种实现方式类似，通过子线电流传感器能够采集目标功率管的电流信息，本实施例再次不做赘述。

并且，需要说明的是，本实施例提供的三种实现方式，也可进行结合使用，例如，使用第一种实现方式与第二种实现方式进行结合，以获取目标功率管的电流信息，或者使用第一种实现方式与第三中实现方式进行结合，或者采用三种实现方式同时进行结合，本实施例对此并不做任何限定。

综上，不管哪种电流采样方式，都可以获取当前的相电流值，然后再采样桥臂上的导通压降，通过欧姆定律计算内核电阻，最后通过电阻温度曲线(即预设定的对应表)得到温度值，即结温。

第二实施例

请参阅图7，本发明实施例提供了一种功率管120内核温度检测方法，应用于第一实施例所述的功率管内核温度检测系统100，该方法包括：

S101，所述电控单元110控制每个相路中的至少一个目标功率管120导通。

在本实施例中，以功率管120为六个为例进行说明，电控单元110会发送六路PWM信号至功率管120，以使每个相路中的一个目标功率管120导通。

S102，所述电控单元110获取每个导通的目标功率管120的编号。

在本实施例中，每个功率管120均设置有编号，在电控单元110控制功率管120导通时，电控单元110能够获取在当前状态下，导通的目标功率管120的编号。以实现在后续接收电流或者电压的过程中，对电压信息或者电流信息是否有线进行判断。

例如，当N1、N5、N6功率管120导通时，则N2、N3、N4的功率管120连接的电压采集模块130传输的数据为无效信息，此时需要剔除。

S103，所述电压采集模块130采集导通的目标功率管120的压降信息，并将所述压降信息传输至所述电控单元110。

S104，所述电流采集模块140用于采集导通的目标功率管120的电流信息，并将所述电流信息传输至所述电控单元110。

需要说明的是，在对压降采样的过程中，当桥臂导通持续时刻非常短暂无法建立稳定的压降时，直接舍弃当前的压降采样，等后续时刻可用时再去采样，这样避免了采样点偏移造成控制性能的下降。

S105，所述电控单元110依据所述编号获取所述多个电压采集模块130传输的电压信息。

其中，当电压信息为无效信息时，则电控单元110会自动剔除无效的电压信息。

S106，所述电控单元110依据所述压降信息与所述电流信息计算目标功率管120的内阻，并依据所述内阻与预设定的对应表获取所述功率管120的结温。

需要说明的是，由于内阻Rds随温度变化而变化，而温度不会突变，在几十个PWM周期内，即使无法得到Rds，仍然可以采用之前计算的Rds，从而获取结温。

综上所述，本发明提供了一种功率管内核温度检测系统与方法，该系统包括电控单元与多个功率管，电控单元与每个功率管电连接，多个功率管用于分别与一电机电连接，并且，该系统还包括电压采集模块与电流采集模块，通过电压采集模块采集导通的目标功率管的压降信息，并通过电流采集模块，采集导通的目标功率管的电流信息，然后利用电控单元用于依据压降信息与电流信息计算导通的目标功率管的内阻，并依据内阻与预设定的对应表获取目标功率管的结温。由于本发明采用测量电流信息与电压信息的方式计算目标功率管内阻，然后依据内阻查表得到内核温度，直接利用流过功率管电流与压降获取结温，因此不会存在温差问题，能够准确及时反映结温的波动状态。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (10)

1.一种功率管内核温度检测系统，所述系统包括电控单元与多个功率管，所述电控单元与每个所述功率管电连接，所述多个功率管用于分别与一电机的相线电连接，其特征在于，所述系统还包括：

电压采集模块，与所述电控单元电连接，用于采集导通的目标功率管的压降信息；

电流采集模块，与所述电控单元电连接，用于采集导通的目标功率管的电流信息；

所述电控单元用于依据所述压降信息与所述电流信息计算导通的目标功率管的内阻，并依据所述内阻与预设定的对应表获取所述目标功率管的结温。

2.如权利要求1所述的功率管内核温度检测系统，其特征在于，所述多个功率管用于分别与一电机的不同相路电连接，且每个相路上的至少一个目标功率管连接有电压采集模块，所述电控单元用于控制每个相路中的至少一个目标功率管导通，以驱动所述电机运转。

3.如权利要求2所述的功率管内核温度检测系统，其特征在于，所述多个功率管组成逆变桥，所述逆变桥包括上桥臂与下桥臂，每个所述功率管均与一个所述电压采集模块电连接，所述电控单元用于计算位于所述上桥臂和/或所述下桥臂的目标功率管的内阻。

4.如权利要求3所述的功率管内核温度检测系统，其特征在于，所述多个功率管通过相线与电机连接，所述电流采集模块包括相线电流传感器组，所述相线电流传感器组包括多个相线电流传感器，每个所述相线电流传感器均安装于一条相线上。

5.如权利要求3所述的功率管内核温度检测系统，其特征在于，所述多个功率管均通过一对母线与一电源电连接，所述电流采集模块包括主线电流传感器，所述主线电流传感器安装于所述主线上。

6.如权利要求3所述的功率管内核温度检测系统，其特征在于，每个所述功率管均通过一条子线与一电源电连接，所述电流采集模块包括子线电流传感器组，所述子线电流传感器组包括多个子线电流传感器，每个所述子线电流传感器均安装于一条子线上。

7.如权利要求1所述的功率管内核温度检测系统，其特征在于，所述系统还包括三相电机与电源，所述三相电机的每条相线分别与至少一个功率管电连接，所述电源分别与所述多个功率管电连接。

8.一种功率管内核温度检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7任意一项所述的功率管内核温度检测系统，所述方法包括：

所述电压采集模块采集导通的目标功率管的压降信息，并将所述压降信息传输至所述电控单元；

所述电流采集模块采集导通的目标功率管的电流信息，并将所述电流信息传输至所述电控单元；

所述电控单元依据所述压降信息与所述电流信息计算目标功率管的内阻，并依据所述内阻与预设定的对应表获取所述功率管的结温。

9.如权利要求8所述的功率管内核温度检测方法，其特征在于，所述多个功率管用于分别与一电机的不同相路电连接，在所述电压采集模块用于采集导通的目标功率管的压降信息的步骤之前，所述方法还包括：

所述电控单元控制每个相路中的至少一个目标功率管导通。

10.如权利要求9所述的功率管内核温度检测方法，其特征在于，每个所述功率管均设置有编号，在所述电控单元控制每个相路中的至少一个目标功率管导通的步骤之后，所述方法还包括：

所述电控单元获取每个导通的目标功率管的编号；

在所述电控单元依据所述压降信息与所述电流信息计算目标功率管的内阻的步骤之前，所述方法还包括：

所述电控单元依据所述编号获取所述多个电压采集模块传输的电压信息。