CN112560382B - 一种igbt模块的结温预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种IGBT模块的结温预测方法，将热敏电阻埋入IGBT模块晶圆，并在各工况下进行不同电压、电流、开关频率的测试，热模型函数建立，通过热敏电阻实测温度和拟合出的温差与工况关系反推出水温，在通过水温与计算出的结温和水温的温差预测出IGBT当前工况下的结温，本发明对IGBT模块进行高灵敏度的结温预测，以充分发挥电机控制器的性能，并减少电机控制器的热失效。提升新能源车的动力性和安全性。

Description

一种IGBT模块的结温预测方法
技术领域
本发明属于IGBT模块的技术领域，尤其涉及一种IGBT模块的结温预测方法。
背景技术
IGBT模块作为新能源汽车电机控制器的核心元器件，它的使用安全对于新能源汽车的整车安全尤为重要。作为电驱动系统的核心功率电子器件，IGBT模块工作时会散发大量的热，需要通过水冷系统进行降温，并在模块内部集成温度传感器进行监测。但很多IGBT模块集成的温度传感器为热敏电阻在模块内部距离发热晶圆较远，灵敏度很低，且温差很大，对于我们安全且充分的发挥IGBT模块的性能带来难度。
现有的测量方法需要对控制器发热进行建模，再对控制器热阻进行测量，然后通过热阻模型进行结温预测。热阻模型需要专门进行测试，且具有较大工作量和较多的数据量，且对于同一IGBT模块而言，不同的水冷结构需要反复的测量。或是需要增加额外的元器件，有后期固定成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种IGBT模块的结温预测方法，结合NTC传感器测温，对IGBT结温进行预测。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种IGBT模块的结温预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)将热敏电阻埋入IGBT模块晶圆，并在各工况下进行不同电压、电流、开关频率的测试；
S2)热模型函数关系建立：
T＝T0+ΔT*Rt＝a0+a1KUI+a2I2
对于结温和热敏电阻温度都有如上关系：T为控制器测的热敏电阻温度；T0为静态温度，为水温；ΔT为结温或热敏电阻温度与水温的温差；Rt为热阻；U为母线电压；I为导通电流有效值；K为单位时间内开关次数；ao为拟合常数，为水温；a1为开关损耗系数；a2为导通损耗系数；
S3)通过简化对结温和热敏电阻使用如下关系进行拟合：
ΔT＝AKUI+BI2，A、B为相应拟合得到的常量系数；
S4)通过热敏电阻实测温度和拟合出的温差与工况关系反推出水温，再通过水温与计算出的结温和水温的温差预测出IGBT当前工况下的结温。
按上述方案，步骤S4中包括如下具体内容：
通过电机在运行过程中记录的大量(ΔT，KUI，I2)对应量，KUI和I2均为测量量计算处理后的数据，形成两组温差矩阵，然后通过温差矩阵关系
Figure GDA0004044274250000021
进行拟合得到拟合系数。分别得到两组温差关系式。可计算IGBT结温为：
TIGBT＝Tr-ΔTr+ΔTIGBT。
本发明的有益效果是：提供一种IGBT模块的结温预测方法，对IGBT模块进行高灵敏度的结温预测，以充分发挥电机控制器的性能，并减少电机控制器的热失效，提升新能源车的动力性和安全性。
附图说明
图1为本发明一个实施例的测量安装示意图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，一种IGBT模块的结温预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)将热敏电阻1埋入IGBT模块晶圆2，并在各工况下进行不同电压、电流、开关频率的测试；
S2)热模型函数关系建立：
T＝T0+ΔT*Rt＝a0+a1KUI+a2I2
对于结温和热敏电阻温度都有如上关系：T为控制器测的热敏电阻温度；T0为静态温度，为水温；ΔT为结温或热敏电阻温度与水温的温差；Rt为热阻；U为母线电压；I为导通电流有效值；K为单位时间内开关次数；ao为拟合常数，为水温；a1为开关损耗系数；a2为导通损耗系数。
S3)通过简化我们可以对结温和热敏电阻使用如下关系进行拟合：
ΔT＝AKUI+BI2，A、B为相应拟合得到的常量系数；
S4)通过热敏电阻实测温度和拟合出的温差与工况关系反推出水温，再通过水温与计算出的结温和水温的温差预测出IGBT当前工况下的结温。
步骤S4中包括如下具体内容：
通过电机在运行过程中记录的大量(ΔT，KUI，I2)对应量，KUI和I2均为测量量计算处理后的数据，形成两组温差矩阵，然后通过温差矩阵关系
Figure GDA0004044274250000031
进行拟合得到拟合系数。分别得到两组温差关系式。可计算IGBT结温为：
TIGBT＝Tr-ΔTr+ΔTIGBT。

Claims (2)

1.一种IGBT模块的结温预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)将热敏电阻埋入IGBT模块晶圆，并在各工况下进行不同电压、电流、开关频率的测试；
S2)热模型函数关系建立：
T＝T0+ΔT*Rt＝a0+a1KUI+a2I2
对于结温和热敏电阻温度都有如上关系：T为控制器测的热敏电阻温度；T0为静态温度，为水温；ΔT为结温或热敏电阻温度与水温的温差；Rt为热阻；U为母线电压；I为导通电流有效值；K为单位时间内开关次数；ao为拟合常数，为水温；a1为开关损耗系数；a2为导通损耗系数；
S3)通过简化对结温和热敏电阻使用如下关系进行拟合：
ΔT＝AKUI+BI2，A、B为相应拟合得到的常量系数；
S4)通过热敏电阻实测温度和拟合出的温差与工况关系反推出水温，再通过水温与计算出的结温和水温的温差预测出IGBT当前工况下的结温。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT模块的结温预测方法，其特征在于，步骤S4中包括如下具体内容：
通过电机在运行过程中记录的大量(ΔT，KUI，I2)对应量，KUI和I2均为测量计算处理后的数据，形成两组温差矩阵，然后通过温差矩阵关系
Figure FDA0004036738150000011
进行拟合得到拟合系数，分别得到两组温差关系式，可计算IGBT结温为：
TIGBT＝Tr-ΔTr+ΔTIGBT。
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