CN110518550B - 功率模块过热保护方法、计算机装置以及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种功率模块过热保护方法、计算机装置以及计算机可读存储介质，该功率模块过热保护方法包括：获取功率模块的当前温度；根据当前温度所处的温度区间对电机电流进行限流或者对电机的工作频率进行限频。该计算机装置包括控制器，控制器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现上述的功率模块过热保护方法。该计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被控制器执行时实现上述的功率模块过热保护方法。应用本发明的功率模块过热保护方法可提高功率模块过热保护可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体的，涉及一种功率模块过热保护方法，还涉及应用该功率模块过热保护方法的计算机装置，还涉及应用该功率模块过热保护方法的计算机可读存储介质。
背景技术
IPM(Intelligent Power Module，即智能功率模块)是永磁同步电机驱动中的关键性元器件，其工作原理是通过控制其内部的6个IGBT的开通或关断来控制电机的运行状态，由于IGBT的开通、关断瞬间及导通状态均存在损耗，而控制频率通常都能达到10K以上，因此IPM通常是电机驱动中发热最严重的元器件。通常情况下，IPM内部自带过热保护，当其检测到自身温度超过设定值时，会强制关断6路IGBT的控制信号，电机停止运行，但停机给用户的体验不好，且如果出现温度急剧上升的情况，IPM自身的过热保护可能会不及时，而导致IPM烧毁，因此，为IPM做一个较好的过热保护方案就显得至关重要。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种提高功率模块过热保护可靠性的功率模块过热保护方法。
本发明的第二目的是提供一种提高功率模块过热保护可靠性的计算机装置。
本发明的第三目的是提供一种提高功率模块过热保护可靠性的计算机可读存储介质。
为了实现上述第一目的，本发明提供的功率模块过热保护方法包括：获取功率模块的当前温度；根据当前温度所处的温度区间对电机电流进行限流或者对电机的工作频率进行限频。
由上述方案可见，本发明的功率模块过热保护方法通过检测功率模块的当前温度，可根据当前温度所处的温度区间对电机电流进行限流或者对电机的工作频率进行限频。由于电机电流和电机的工作频率是影响功率模块温度的因素，通过对电机电流和电机的工作频率进行控制，可防止温度上升较快时可能保护不及时，消除了功率模块损坏的隐患，提高了功率模块过热保护的可靠性，改善了用户体验。
进一步的方案中，根据当前温度所处的温度区间对电机电流进行限流或者对电机的工作频率进行限频的步骤包括：判断当前温度是否小于第一温度区间的下限阈值，若是，控制电机以预设电流值运行；判断当前温度是否处于第一温度区间，若是，控制电机以第一限流值运行，其中，第一限流值小于预设电流值；判断当前温度是否处于第二温度区间，若是，控制电机以第二限流值运行，其中，第二限流值小于第一限流值；判断当前温度是否大于第二温度区间的上限阈值，若是，控制电机停止运行。
由此可见，在当前温度未达到保护阈值时，电机按照预设电流值正常运行，如果当前温度超过保护阈值，则继续判断当前温度处于哪一温度区间，然后根据不同的温度区间执行不同的电流限制，其中第一温度区间到第二温度区间，温度呈上升趋势，超过第二温度区间，则认为功率模块内部IGBT结温已接近极限温度，此时才执行停机保护，从而减少了功率模块的反复停启，提高了功率模块过热保护的可靠性。
进一步的方案中，在控制电机以第一限流值运行的步骤后，方法还包括：判断当前温度是否达到第一恢复温度阈值，若是，控制电机以预设电流值运行。
由此可见，在控制电机以第一限流值运行后，若当前温度降低达到第一恢复温度阈值，则说明功率模块的温度得到控制，可以恢复正常的工作。
进一步的方案中，在控制电机以第二限流值运行的步骤后，方法还包括：判断当前温度是否达到第二恢复温度阈值，若是，控制电机以第一限流值运行。
由此可见，在控制电机以第二限流值运行后，若当前温度降低达到第二恢复温度阈值，则说明功率模块的温度得到控制，可以可进一步增大电机电流，提高用户体验。
进一步的方案中，根据当前温度所处的温度区间对电机电流进行限流或者对电机的工作频率进行限频的步骤包括：判断当前温度是否小于第一温度区间的下限阈值，若是，控制电机以预设工作频率运行；判断当前温度是否处于第一温度区间，若是，控制电机以第一限频值运行，其中，第一限频值小于预设工作频率；判断当前温度是否处于第二温度区间，若是，控制电机以第二限频值运行，其中，第二限频值小于第一限频值；判断当前温度是否大于第二温度区间的上限阈值，若是，控制电机停止运行。
由此可见，在当前温度未达到保护阈值时，电机按照预设工作频率运行，如果当前温度超过保护阈值，则继续判断当前温度处于哪一温度区间，然后根据不同的温度区间对电机执行不同的工作频率限制，第一温度区间到第二温度区间，温度呈上升趋势，超过第二温度区间，则认为功率模块内部IGBT结温已接近极限温度，此时才执行停机保护，从而减少了功率模块的反复停启，提高了功率模块过热保护的可靠性。
进一步的方案中，在控制电机以第一限频值运行的步骤后，方法还包括：判断当前温度是否达到第一恢复温度阈值，若是，控制电机以预设工作频率运行。
由此可见，在控制电机以第一限频值运行后，若当前温度降低达到第一恢复温度阈值，则说明功率模块的温度得到控制，可以恢复正常的工作。
进一步的方案中，在控制电机以第二限频值运行的步骤后，方法还包括：判断当前温度是否达到第二恢复温度阈值，若是，控制电机以第一限频值运行。
由此可见，在控制电机以第二限频值运行后，若当前温度降低达到第二恢复温度阈值，则说明功率模块的温度得到控制，可以可进一步增大电机电流，提高用户体验。
进一步的方案中，获取功率模块的当前温度的步骤包括：获取检测功率模块温度的热敏电阻的当前电压，根据当前电压获得当前温度。
由此可见，通过外置热敏电阻，建立热敏电阻与功率模块壳温之间的温差曲线，可获得当前温度，便于检测功率模块的温度。
为了实现本发明的第二目的，本发明提供计算机装置包括处理器以及存储器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的功率模块过热保护方法的步骤。
为了实现本发明的第三目的，本发明提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被控制器执行时实现上述的功率模块过热保护方法的步骤。
附图说明
图1是本发明功率模块过热保护方法实施例的流程图。
图2是本发明功率模块过热保护方法实施例中对电机电流进行限流步骤的流程图。
图3是本发明功率模块过热保护方法实施例中对电机的工作频率进行限频步骤的流程图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
本发明的功率模块过热保护方法是应用在电机中的应用程序，用于实现对功率模块的温度控制。本发明还提供一种计算机装置，该计算机装置包括控制器，控制器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现上述的功率模块过热保护方法的步骤。本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被控制器执行时实现上述的功率模块过热保护方法的步骤。
功率模块过热保护方法实施例：
本发明的功率模块过热保护方法是应用在电机中的应用程序，用于实现对功率模块的温度控制。
参见图1，本发明的功率模块过热保护方法在进行功率模块的温度控制时，首先执行步骤S1，获取功率模块的当前温度。为了便于对功率模块的温度进行检测控制，需要对功率模块的当前温度进行获取。本实施例中，获取功率模块的当前温度的步骤包括：获取检测功率模块温度的热敏电阻的当前电压，根据当前电压获得当前温度。由于不同控制器在电路板上设置位置的差异，需要在参数设定前通过测试确定热敏电阻温度与功率模块温度之间的温差关系曲线。在电机运行的每个控制周期，都会对热敏电阻两端的电压进行采集，热敏电阻的电压体现的是热敏电阻的温度，再根据热敏电阻温度与功率模块温度之间的温差关系曲线就可以估算出功率模块的当前温度。
获得功率模块的当前温度后，执行步骤S2，根据当前温度所处的温度区间对电机电流进行限流或者对电机的工作频率进行限频。由于电机电流和电机的工作频率是影响功率模块温度的因素，通过对电机电流和电机的工作频率进行控制，可防止温度上升较快时可能保护不及时，消除功率模块损坏的隐患，提高功率模块过热保护的可靠性。
参见图2，本实施例中，在对电机电流进行限流时，先执行步骤S11，判断当前温度是否小于第一温度区间的下限阈值。在电机驱动的每个控制周期，都会对功率模块的当前温度进行采样，得到功率模块的当前温度后，需判断温度是否大于设定的保护阈值，在当前温度超过保护阈值时才对功率模块的温度进行控制。其中，第一温度区间可根据实验数据获得。
若当前温度小于第一温度区间的下限阈值，则执行步骤S12，控制电机以预设电流值运行。当前温度小于第一温度区间的下限阈值则说明功率模块的温度还处于正常工作温度，可控制电机以预设电流值运行，预设电流值是电机正常工作时的电流值。
若当前温度不满足小于第一温度区间的下限阈值的条件时，则执行步骤S13，判断当前温度是否处于第一温度区间。当前温度不满足小于第一温度区间的下限阈值的条件时，则说明功率模块的温度已经超过正常的工作温度，需要进行降温控制。若当前温度处于第一温度区间时，则执行步骤S14，控制电机以第一限流值运行。其中，第一限流值小于预设电流值。在当前温度处于第一温度区间时，以小于预设电流值的第一限流值控制电机运行，可使得功率模块的发热量减少，从而起到延缓功率模块的温度升高。
在控制电机以第一限流值运行后，执行步骤S15，判断当前温度是否达到第一恢复温度阈值。其中，第一恢复温度阈值可根据实验数据获得，即第一恢复温度阈值是预先设定的温度值。在控制电机以第一限流值运行的过程中，功率模块由于电流值的降低而降温。为了使功率模块处于正常的工作状态，提高电机的工作性能，需要判断当前温度是否达到第一恢复温度阈值。在当前温度未达到第一恢复温度阈值时，则需要继续执行步骤S13，判断当前温度是否处于第一温度区间。在当前温度达到第一恢复温度阈值时，此时说明功率模块的温度得到控制，可以恢复正常的工作，则执行步骤S12，控制电机以预设电流值运行。
在执行步骤S13时，若判断当前温度没有落入第一温度区间，则执行步骤S16，判断当前温度是否处于第二温度区间。当前温度没有落入第一温度区间时，则说明功率模块的温度在控制电机以第一限流值运行后，没有得到控制，功率模块的温度已经进一步升高，此时需要进一步的控制。在判断当前温度处于第二温度区间，则说明当前温度还处于可调节状态，此时，执行步骤S17，控制电机以第二限流值运行。其中，第二限流值小于第一限流值。控制电机以小于第一限流值的第二限流值运行，可进一步减少功率模块的发热量，从而进一步延缓功率模块的温度升高。
在控制电机以第二限流值运行后，执行步骤S18，判断当前温度是否达到第二恢复温度阈值。其中，第二恢复温度阈值可根据实验数据获得，即第二恢复温度阈值是预先设定的温度值。在控制电机以第二限流值运行的过程中，会对功率模块进行降温，提高电机的工作性能，需要判断当前温度是否达到第二恢复温度阈值。在当前温度未达到第二恢复温度阈值时，则需要继续执行步骤S16，判断当前温度是否处于第二温度区间。在当前温度达到第二恢复温度阈值时，此时说明功率模块的温度得到控制，可以进一步提高电机的工作功率，则执行步骤S14，控制电机以第一限流值运行。
在执行步骤S16时，若当前温度没有落入第二温度区间，则执行步骤S19，判断当前温度是否大于第二温度区间的上限阈值。当前温度没有落入第二温度区间时，则说明功率模块的温度在控制电机以第二限流值运行后，没有得到控制，功率模块的温度已经进一步升高。此时，需进一步确定当前温度是否大于第二温度区间的上限阈值，防止检测故障。在判断当前温度大于第二温度区间的上限阈值时，则执行步骤S20，控制电机停止运行。在判断当前温度大于第二温度区间的上限阈值时，由于温度的响应较转速变化要慢，因此在高转速、重负载情况下，即使转速下降，功率模块的温度来不及响应，此时就需要执行停机保护，在进行检测或恢复正常温度后再重新启动。
参见图3，本实施例中，在对电机的工作频率进行限频时，先执行步骤S21，判断当前温度是否小于第一温度区间的下限阈值。在电机驱动的每个控制周期，都会对功率模块的当前温度进行采样，得到功率模块的当前温度后，需判断温度是否大于设定的保护阈值，在当前温度超过保护阈值时才对功率模块的温度进行控制。其中，第一温度区间可根据实验数据获得。
若当前温度小于第一温度区间的下限阈值，则执行步骤S22，控制电机以预设工作频率运行。当前温度小于第一温度区间则说明功率模块的温度还处于正常工作温度，可控制电机以预设工作频率运行，预设工作频率是电机正常工作时的工作频率。
若当前温度不满足小于第一温度区间的下限阈值的条件时，则执行步骤S23，判断当前温度是否处于第一温度区间。当前温度不满足小于第一温度区间的下限阈值的条件时，则说明功率模块的温度已经超过正常的工作温度，需要进行降温控制。若当前温度处于第一温度区间时，则执行步骤S24，控制电机以第一限频值运行。其中，第一限频值小于预设工作频率。在当前温度处于第一温度区间时，以小于预设工作频率的第一限频值控制电机运行，可使得功率模块的发热量减少，从而起到延缓功率模块的温度升高。
在控制电机以第一限频值运行后，执行步骤S25，判断当前温度是否达到第一恢复温度阈值。其中，第一恢复温度阈值可根据实验数据获得，即第一恢复温度阈值是预先设定的温度值。在控制电机以第一限频值运行的过程中，会对功率模块进行降温。为了使功率模块处于正常的工作状态，提高电机的工作性能，需要判断当前温度是否达到第一恢复温度阈值。在当前温度未达到第一恢复温度阈值时，则需要继续执行步骤S23，判断当前温度是否处于第一温度区间。在当前温度达到第一恢复温度阈值时，此时说明功率模块的温度得到控制，可以恢复正常的工作，则执行步骤S22，控制电机以预设工作频率运行。
在执行步骤S23时，若判断当前温度没有落入第一温度区间，则执行步骤S26，判断当前温度是否处于第二温度区间。当前温度没有落入第一温度区间时，则说明功率模块的温度在控制电机以第一限频值运行后，没有得到控制，功率模块的温度已经进一步升高，此时需要进一步的控制。在判断当前温度处于第二温度区间，则说明当前温度还处于可调节状态，此时，执行步骤S27，控制电机以第二限频值运行。其中，第二限频值小于第一限频值。控制电机以小于第一限频值的第二限频值运行，可进一步减少功率模块的发热量，从而进一步延缓功率模块的温度升高。
在控制电机以第二限频值运行后，执行步骤S28，判断当前温度是否达到第二恢复温度阈值。其中，第二恢复温度阈值可根据实验数据获得，即第二恢复温度阈值是预先设定的温度值。在控制电机以第二限频值运行的过程中，会对功率模块进行降温，提高电机的工作性能，此时，需要判断当前温度是否达到第二恢复温度阈值。在当前温度未达到第二恢复温度阈值时，则需要继续执行步骤S26，判断当前温度是否处于第二温度区间。在当前温度达到第二恢复温度阈值时，此时说明功率模块的温度得到控制，可以进一步提高电机的工作功率，则执行步骤S24，控制电机以第一限频值运行。
在执行步骤S26时，若当前温度没有落入第二温度区间，则执行步骤S29，判断当前温度是否大于第二温度区间的上限阈值。当前温度没有落入第二温度区间时，则说明功率模块的温度在控制电机以第二限频值运行后，没有得到控制，功率模块的温度已经进一步升高。此时，需进一步确定当前温度是否大于第二温度区间的上限阈值，防止检测故障。在判断当前温度大于第二温度区间的上限阈值时，则执行步骤S30，控制电机停止运行。在判断当前温度大于第二温度区间的上限阈值时，由于温度的响应较转速变化要慢，因此在高转速、重负载情况下，即使转速下降，功率模块的温度来不及响应，此时就需要执行停机保护，在进行检测或恢复正常温度后再重新启动。
需要说明的是，本发明的功率模块过热保护方法在对进行功率模块的温度进行控制时，通过对电机电流进行限流或者对电机的工作频率进行限频的方式单独控制温度，在进一步的方案中，还可将对电机电流进行限流和对电机的工作频率进行限频的方式进行结合控制温度，使控制更加多样化。
计算机装置实施例：
本实施例的计算机装置包括控制器，控制器执行计算机程序时实现上述功率模块过热保护方法实施例中的步骤。
例如，计算机程序可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器中，并由控制器执行，以完成本发明。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在计算机装置中的执行过程。
计算机装置可包括，但不仅限于，控制器、存储器。本领域技术人员可以理解，计算机装置可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如计算机装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
例如，控制器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用控制器、数字信号控制器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用控制器可以是微控制器或者该控制器也可以是任何常规的控制器等。控制器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
存储器可用于存储计算机程序和/或模块，控制器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。例如，存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(例如声音接收功能、声音转换成文字功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(例如音频数据、文本数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(FlashCard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
计算机可读存储介质实施例：
上述实施例的计算机装置集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，实现上述功率模块过热保护方法实施例中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被控制器执行时，可实现上述功率模块过热保护方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。存储介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read－Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
由上述可知，本发明的功率模块过热保护方法通过检测功率模块的当前温度，可根据当前温度所处的温度区间对电机电流进行限流或者对电机的工作频率进行限频。由于电机电流和电机的工作频率是影响功率模块温度的因素，通过对电机电流和电机的工作频率进行控制，可防止温度上升较快时可能保护不及时，消除了功率模块损坏的隐患，提高了功率模块过热保护的可靠性，改善了用户体验。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种功率模块过热保护方法，其特征在于：包括：
获取功率模块的当前温度；
判断所述当前温度是否小于第一温度区间的下限阈值，若是，控制电机以预设电流值运行；
判断所述当前温度是否处于所述第一温度区间，若是，控制所述电机以第一限流值运行，其中，所述第一限流值小于所述预设电流值；
在所述控制电机以第一限流值运行的步骤后，判断所述当前温度是否达到第一恢复温度阈值，若是，控制所述电机以所述预设电流值运行；
判断所述当前温度是否处于第二温度区间，若是，控制所述电机以第二限流值运行，其中，所述第二限流值小于所述第一限流值；
在所述控制电机以第二限流值运行的步骤后，判断所述当前温度是否达到第二恢复温度阈值，若是，控制所述电机以所述第一限流值运行；
判断所述当前温度是否大于所述第二温度区间的上限阈值，若是，控制所述电机停止运行。
2.根据权利要求1所述的功率模块过热保护方法，其特征在于：
所述获取功率模块的当前温度的步骤包括：
获取检测功率模块温度的热敏电阻的当前电压，根据所述当前电压获得所述当前温度。
3.一种功率模块过热保护方法，其特征在于：包括：
获取功率模块的当前温度；
判断所述当前温度是否小于第一温度区间的下限阈值，若是，控制电机以预设工作频率运行；
判断所述当前温度是否处于所述第一温度区间，若是，控制所述电机以第一限频值运行，其中，所述第一限频值小于所述预设工作频率；
在所述控制电机以第一限频值运行的步骤后，判断所述当前温度是否达到第一恢复温度阈值，若是，控制所述电机以所述预设工作频率运行；
判断所述当前温度是否处于第二温度区间，若是，控制所述电机以第二限频值运行，其中，所述第二限频值小于所述第一限频值；
在所述控制电机以第二限频值运行的步骤后，判断所述当前温度是否达到第二恢复温度阈值，若是，控制所述电机以所述第一限频值运行；
判断所述当前温度是否大于所述第二温度区间的上限阈值，若是，控制所述电机停止运行。
4.根据权利要求3所述的功率模块过热保护方法，其特征在于：
所述获取功率模块的当前温度的步骤包括：
获取检测功率模块温度的热敏电阻的当前电压，根据所述当前电压获得所述当前温度。
5.一种计算机装置，包括处理器以及存储器，其特征在于：所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至4中任意一项所述的功率模块过热保护方法的步骤。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被控制器执行时实现如权利要求1至4中任意一项所述的功率模块过热保护方法的步骤。
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