CN114992769A - 一种寿命估算方法及其装置和空调器、可读存储介质 - Google Patents

一种寿命估算方法及其装置和空调器、可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种空调外机控制器的寿命估算方法、一种空调外机控制器的寿命估算装置、一种空调器以及一种可读存储介质，空调外机控制器的寿命估算方法包括：检测空调器外机内多个半导体件的失效率λ；将所述多个半导体件的失效率λ相加求和得总失效率λz；通过总失效率λz得到空调外机控制器的寿命t，其中，t＝1/λz。本发明实施例提高了空调外机控制器的寿命估算方法的精确度。

Description

一种寿命估算方法及其装置和空调器、可读存储介质
技术领域
本发明涉及空调器技术领域，具体而言，涉及一种空调外机控制器的寿命估算方法、一种空调外机控制器的寿命估算装置、一种空调器以及一种可读存储介质。
背景技术
随着半导体器件的快速发展，越来越多的电子产品出现在人们的日常生活当中，但是，如何准备评估电子产品的可靠性，降低产品的故障率，却成为很多公司的一大技术难题。
目前，国内很多研究所、大学对与电子产品可靠性的研究还是停留在单个半导体器件的研究上，他们一般是通过加速寿命试验来计算出某个半导体器件的加速因子，然后通过相关计算公式估算出此器件的寿命。而空调外机控制器所包含的半导体器件较多，显然用这种方法来估算空调外机控制器的寿命不太合理。因此研究出一种适用于空调外机控制器的寿命估算方法就变得有意义了。
发明内容
因此，本发明实施例提供一种空调外机控制器的寿命估算方法，提高了空调外机控制器的寿命估算方法的精确度。
为解决上述问题，本发明提供一种空调外机控制器的寿命估算方法，包括：检测空调器外机内多个半导体件的失效率λ；将所述多个半导体件的失效率λ相加求和得总失效率λz；通过总失效率λz得到空调外机控制器的寿命t，其中，t＝1/λz。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：由于空调器控制器在长时间使用后大部分失效的原因都是半导体器件失效导致，因此本发明通过检测空调器外机内的多个半导体件的失效率λ，将多个半导体件的失效率λ相加求和得总失效率λz，且空调外机控制器的寿命t＝1/λz，通过多个半导体件的失效率λ累加，进而得到的空调外机控制器的寿命可靠性较高。
在本发明的一个实例中，所述检测空调器内多个半导体件的失效率λ具体包括：将空调器置于室内于第一预设温度T1下运行第一预设时间t1；记录所述多个半导体件的表面温度以及电气参数；其中，通过所述多个半导体件的表面温度以及电气参数计算得到所述多个半导体件的失效率λ。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：通过将空调器置于室内于第一预设温度T1下运行第一预设时间t1将多个半导体件的表面温度以及电气参数进行记录，从而得到的半导体件的参数更加精确，再通过多个半导体件的表面温度以及电气参数计算得到多个半导体件的失效率λ，从而使半导体件的失效率λ也相对精确。
在本发明的一个实例中，所述多个半导体件包括：风机IPM、压缩机IPM、开关电源芯片、IGBT、单片机、整流桥以及功率二极管中的任意多个。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：风机IPM、压缩机IPM、开关电源芯片、IGBT、单片机、整流桥以及功率二极管均为空调外机控制器中较为容易失效的半导体件，因此通过检测风机IPM、压缩机IPM、开关电源芯片、IGBT、单片机、整流桥以及功率二极管中的任意多个得到的空调外机控制器的寿命相对精确。
在本发明的一个实例中，所述风机IPM的失效率λ1＝πQ×[C1×πT×πV+(C2+C3)×πE]×πL+6×(λb×πE×πQ×πA×πC×πK×πr)；所述压缩机IPM的失效率λ2＝πQ×[C1×πT×πV+(C2+C3)×πE]×πL+6×(λb×πE×πQ×πA×πC×πK×πr)；所述开关电源芯片的失效率λ3＝πQ×[C1×πT×πV+(C2+C3)×πE]×πL+λb×πE×πQ×πA×πC×πK×πr；所述IGBT的失效率λ4＝λb×πE×πQ×πA×πC×πK×πr；所述单片机的失效率λ5＝πQ×[C1×πT×πV+(C2+C3)×πE]×πL；其中，πQ为质量系数，C1和C2为芯片复杂度，πT为温度应力系数，πV为供电压力系数，C3为芯片封装复杂度，πE为环境系数，πL为成熟系数，λb为基本失效率，πA为应用系数，πC为结构系数，πK为种类系数，πr为额定系数。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：由于风机IPM和压缩机IPM的内结构相同都是由内部控制器电路和6个功率开关管组成，因此风机IPM的失效率λ1和压缩机IPM的失效率λ2通过内部控制器电路和6个功率开关管的失效率之和得到；开关电源芯片由单个内部控制器电路和单个功率开关管组成，因此开关电源芯片的失效率λ3通过单个内部控制器电路和单个功率开关管的失效率之和得到；IGBT由单个功率开关管组成，因此IGBT的失效率λ4即为单个功率开关管的失效率；单片机由单个内部控制器电路组成，因此单片机的失效率λ5即为单个内部控制器电路的失效率。
在本发明的一个实例中，所述整流桥的失效率λ6＝4×(λb×πE×πQ×πr×πA×πS2×πC)；所述功率二极管的失效率λ7＝λb×πE×πQ×πr×πA×πS2×πC；其中，λb为基本失效率，πE为环境系数，πQ为质量系数，πr为额定系数，πA为应用系数，πS2为电压应力系数，πC为结构系数。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：整流桥由四个二极管组成，因此整流桥的失效率λ6为四个二极管的失效率之和；功率二极管由单个二极管组件，因此功率二极管的失效率λ7为单个二极管的失效率。
在本发明的一个实例中，当空调外机控制器在环境正常情况下工作时，检测所述风机IPM、所述压缩机IPM、所述IGBT、所述整流桥以及所述功率二极管的失效率之和结合进行计算空调外机控制器的寿命。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：由于开关电源芯片和单片机的失效率较低，因此通过选择失效率相对高的风机IPM、压缩机IPM、IGBT、整流桥以及功率二极管进行计算得出的空调外机控制器寿命更加精确。
在本发明的一个实例中，当空调外机控制器在环境恶劣情况下工作时，检测所述风机IPM、所述压缩机IPM、所述开关电源芯片、所述IGBT、所述单片机、所述整流桥以及所述功率二极管的失效率之和结合进行计算空调外机控制器的寿命。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果：由于在恶劣的环境下进行工作会导致空调外机控制器的工作条件更加恶劣，从而导致总的失效率会变大，且远远小于单个半导体件的失效率，因此将所有的半导体的失效率相加。计算出的寿命相对更加准确。
另一方面，本发明实施例提供的一种空调外机控制器的寿命估算装置，包括：检测模块，所述检测模块用于检测空调器外机内多个半导体件的失效率λ；计算模块，所述计算模块将所述多个半导体件的失效率λ相加求和得总失效率λz，并通过总失效率λz求得空调外机控制器的寿命t，且t＝1/λz。
本实施例中的空调外机控制器的寿命估算装置用于实现和如本发明任一实施例的空调外机控制器的寿命估算方法，因此其具有如本发明任一实施例的空调外机控制器的寿命估算方法的全部有益效果，在此不再赘述。
再一方面，本发明实施例提供的一种空调器，包括：处理器，存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如本发明任一实施例的空调外机控制器的寿命估算方法。
本实施例中的空调器用于实现如本发明任一实施例的空调外机控制器的寿命估算方法，因此其具有如本发明任一实施例的空调外机控制器的寿命估算方法的全部有益效果，在此不再赘述。
又一方面，本发明实施例提供的一种可读存储介质，所述可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行如本发明任一实施例的空调外机控制器的寿命估算方法的步骤。
本实施例中的可读存储介质用于存储如本发明任一实施例的空调外机控制器的寿命估算方法，因此其具有如本发明任一实施例的空调外机控制器的寿命估算方法的全部有益效果，在此不再赘述。
采用本发明的技术方案后，能够达到如下技术效果：
(1)由于空调器控制器在长时间使用后大部分失效的原因都是半导体器件失效导致，因此本发明通过检测空调器外机内的多个半导体件的失效率λ，将多个半导体件的失效率λ相加求和得总失效率λz，且空调外机控制器的寿命t＝1/λz，通过多个半导体件的失效率λ累加，进而得到的空调外机控制器的寿命可靠性较高；
(2)通过将空调器置于室内于第一预设温度T1下运行第一预设时间t1将多个半导体件的表面温度以及电气参数进行记录，从而得到的半导体件的参数更加精确，再通过多个半导体件的表面温度以及电气参数计算得到多个半导体件的失效率λ，从而使半导体件的失效率λ也相对精确；
(3)风机IPM、压缩机IPM、开关电源芯片、IGBT、单片机、整流桥以及功率二极管均为空调外机控制器中较为容易失效的半导体件，因此通过检测风机IPM、压缩机IPM、开关电源芯片、IGBT、单片机、整流桥以及功率二极管中的任意多个得到的空调外机控制器的寿命相对精确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中待要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明第一实施例提供的一种空调外机控制器的寿命估算方法的流程图。
图2为本发明第二实施例提供的一种空调外机控制器的寿命估算装置的框图。
图3为本发明第三实施例提供的一种空调器的框图。
图4为本发明第四实施例提供的一种可读存储介质的框图。
附图标记说明：
100为空调外机控制器的寿命估算装置；110为检测模块；120为计算模块；200为空调器；210为存储器；211为计算机程序；220为处理器；300为可读存储介质；310为计算机可执行指令。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
【第一实施例】
参见图1，其为本发明第一实施例提供的一种空调外机控制器的寿命估算方法的流程图。空调外机控制器的寿命估算方法具体包括：
步骤S10：检测空调器外机内多个半导体件的失效率λ；
步骤S20：将所述多个半导体件的失效率λ相加求和得总失效率λz
步骤S30：通过总失效率λz得到空调外机控制器的寿命t，其中，t＝1/λz。
举例来说，由于空调器控制器在长时间使用后大部分失效的原因都是半导体器件失效导致，因此本发明通过检测空调器外机内的多个半导体件的失效率λ，将多个半导体件的失效率λ相加求和得总失效率λz，且空调外机控制器的寿命t＝1/λz，通过多个半导体件的失效率λ累加，进而得到的空调外机控制器的寿命可靠性较高。
进一步的，所述检测空调器内多个半导体件的失效率λ具体包括：将空调器置于室内于第一预设温度T1下运行第一预设时间t1；记录所述多个半导体件的表面温度以及电气参数；其中，通过所述多个半导体件的表面温度以及电气参数计算得到所述多个半导体件的失效率λ。
举例来说，通过将空调器置于室内于第一预设温度T1下运行第一预设时间t1将多个半导体件的表面温度以及电气参数进行记录，从而得到的半导体件的参数更加精确，再通过多个半导体件的表面温度以及电气参数计算得到多个半导体件的失效率λ，从而使半导体件的失效率λ也相对精确。
优选的，此处第一预设温度T1取27℃或35℃，第一预设时间t1取2小时，可在相对较短的时间内得到精确度相对较高的数值。
优选的，所述多个半导体件包括：风机IPM、压缩机IPM、开关电源芯片、IGBT、单片机、整流桥以及功率二极管中的任意多个。
举例来说，风机IPM、压缩机IPM、开关电源芯片、IGBT、单片机、整流桥以及功率二极管均为空调外机控制器中较为容易失效的半导体件，因此通过检测风机IPM、压缩机IPM、开关电源芯片、IGBT、单片机、整流桥以及功率二极管中的任意多个得到的空调外机控制器的寿命相对精确。
优选的，在工作环境相对正常的情况下，选择风机IPM、压缩机IPM、IGBT、整流桥以及功率二极管的失效率之和结合进行计算。举例来说，由于开关电源芯片和单片机的失效率较低，因此通过选择失效率相对高的风机IPM、压缩机IPM、IGBT、整流桥以及功率二极管进行计算得出的空调外机控制器寿命更加精确。
进一步的，在工作环境相对恶劣的情况下，检测风机IPM、压缩机IPM、开关电源芯片、IGBT、单片机、整流桥以及功率二极管的失效率之和结合进行计算空调外机控制器的寿命。举例来说，由于在恶劣的环境下进行工作会导致空调外机控制器的工作条件更加恶劣，从而导致总的失效率会变大，且远远小于单个半导体件的失效率，因此将所有的半导体的失效率相加。计算出的寿命相对更加准确。
进一步的，所述风机IPM的失效率λ1＝πQ×[C1×πT×πV+(C2+C3)×πE]×πL+6×(λb×πE×πQ×πA×πC×πK×πr)；所述压缩机IPM的失效率λ2＝πQ×[C1×πT×πV+(C2+C3)×πE]×πL+6×(λb×πE×πQ×πA×πC×πK×πr)；所述开关电源芯片的失效率λ3＝πQ×[C1×πT×πV+(C2+C3)×πE]×πL+λb×πE×πQ×πA×πC×πK×πr；所述IGBT的失效率λ4＝λb×πE×πQ×πA×πC×πK×πr；所述单片机的失效率λ5＝πQ×[C1×πT×πV+(C2+C3)×πE]×πL；其中，πQ为质量系数，C1和C2为芯片复杂度，πT为温度应力系数，πV为供电压力系数，C3为芯片封装复杂度，πE为环境系数，πL为成熟系数，λb为基本失效率，πA为应用系数，πC为结构系数，πK为种类系数，πr为额定系数。
举例来说，由于风机IPM和压缩机IPM的内结构相同都是由内部控制器电路和6个功率开关管组成，因此风机IPM的失效率λ1和压缩机IPM的失效率λ2通过内部控制器电路和6个功率开关管的失效率之和得到；开关电源芯片由单个内部控制器电路和单个功率开关管组成，因此开关电源芯片的失效率λ3通过单个内部控制器电路和单个功率开关管的失效率之和得到；IGBT由单个功率开关管组成，因此IGBT的失效率λ4即为单个功率开关管的失效率；单片机由单个内部控制器电路组成，因此单片机的失效率λ5即为单个内部控制器电路的失效率。
进一步的，所述整流桥的失效率λ6＝4×(λb×πE×πQ×πr×πA×πS2×πC)；所述功率二极管的失效率λ7＝λb×πE×πQ×πr×πA×πS2×πC；其中，λb为基本失效率，πE为环境系数，πQ为质量系数，πr为额定系数，πA为应用系数，πS2为电压应力系数，πC为结构系数。
举例来说，整流桥由四个二极管组成，因此整流桥的失效率λ6为四个二极管的失效率之和；功率二极管由单个二极管组件，因此功率二极管的失效率λ7为单个二极管的失效率。
需要说明的是，质量系数πQ可通过通过查阅芯片手册及《GJB299B-98电子设备可靠性预计手册》来确定；芯片复杂度C1和芯片复杂度C2与芯片内部晶体管数相关，其值需与厂家确认晶体管数并通过查阅《GJB299B-98电子设备可靠性预计手册》来确定；温度应力系数
Figure BDA0003659170440000081
且A、B值可查阅《GJB299B-98电子设备可靠性预计手册》来确定；供电压力系数πV可通过查阅《GJB299B-98电子设备可靠性预计手册》来确定；芯片封装复杂度C3与芯片管脚数相关，可通过查阅《GJB299B-98电子设备可靠性预计手册》来确定；环境系数πE可根据实验检测环境和《GJB299B-98电子设备可靠性预计手册》结合确定；成熟系数πL可通过实际产品和《GJB299B-98电子设备可靠性预计手册》结合确定；基本失效率
Figure BDA0003659170440000091
其中，A为失效率水平调整参数，NT、P为形状参数，可通过查阅《GJB299B-98电子设备可靠性预计手册》得到，TM为无结电流或功率时的最高允许温度，即最高允许结温，T为工作环境温度或散热片功率器件的温度，ΔT为TM与满额时最高允许温度Ts的差值，S为工作电应力与额定应力之比，可通过实际功耗/额定功耗得出；应用系数πA根据功率管的工作状态来确定，一般工作在开关模式下，可查阅《GJB299B-98电子设备可靠性预计手册》来确认；结构系数πC、种类系数πK以及电压应力系数πS2可通过查阅《GJB299B-98电子设备可靠性预计手册》来确定；额定系数πr，与额定功率相关，可通过查阅《GJB299B-98电子设备可靠性预计手册》来确定。
举例来说，上述多个计算值均由标准进行查询得知，提高了空调外机控制器的寿命估算的准确度。
优选的，此处成熟系数πL取1；环境系数πE取2.5。
【第二实施例】
参见图2，本发明实施例还提供一种空调外机控制器的寿命估算装置100，例如包括：检测模块110，检测模块110用于检测空调器外机内多个半导体件的失效率λ；计算模块120，计算模块120将多个半导体件的失效率λ相加求和得总失效率λz，并通过总失效率λz求得空调外机控制器的寿命t，且t＝1/λz。
在一个具体实施例中，该空调外机控制器的寿命估算装置100的检测模块110和计算模块120，配合实现如上第一实施例的空调外机控制器的寿命估算方法，此处不再赘述。
【第三实施例】
参见图3，其为本发明第四实施例提供的一种空调器的结构示意图，所述空调器200例如包括处理器220以及电连接处理器220的存储器210，存储器210上存储有计算机程序211，处理器220加载计算机程序211以实现如第一实施例的空调外机控制器的寿命估算方法。
【第四实施例】
参见图4，本实施例还提供一种可读存储介质300，所述可读存储介质300存储有计算机可执行指令310，所述计算机可执行指令310被处理器读取并运行时，控制所述可读存储介质300所在的空调器实施如第一实施例中所述的空调外机控制器的寿命估算方法。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块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取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read－Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空调外机控制器的寿命估算方法，其特征在于，包括：
检测空调器外机内多个半导体件的失效率λ；
将所述多个半导体件的失效率λ相加求和得总失效率λz；
通过总失效率λz得到空调外机控制器的寿命t，其中，t＝1/λz。
2.根据权利要求1所述的空调外机控制器的寿命估算方法，其特征在于，所述检测空调器内多个半导体件的失效率λ具体包括：
将空调器置于室内于第一预设温度T1下运行第一预设时间t1；
记录所述多个半导体件的表面温度以及电气参数；
其中，通过所述多个半导体件的表面温度以及电气参数计算得到所述多个半导体件的失效率λ。
3.根据权利要求1所述的空调外机控制器的寿命估算方法，其特征在于，所述多个半导体件包括：
风机IPM、压缩机IPM、开关电源芯片、IGBT、单片机、整流桥以及功率二极管中的任意多个。
4.根据权利要求3所述的空调外机控制器的寿命估算方法，其特征在于，
所述风机IPM的失效率λ1＝πQ×[C1×πT×πV+(C2+C3)×πE]×πL+6×(λb×πE×πQ×πA×πC×πK×πr)；
所述压缩机IPM的失效率λ2＝πQ×[C1×πT×πV+(C2+C3)×πE]×πL+6×(λb×πE×πQ×πA×πC×πK×πr)；
所述开关电源芯片的失效率λ3＝πQ×[C1×πT×πV+(C2+C3)×πE]×πL+λb×πE×πQ×πA×πC×πK×πr；
所述IGBT的失效率λ4＝λb×πE×πQ×πA×πC×πK×πr；
所述单片机的失效率λ5＝πQ×[C1×πT×πV+(C2+C3)×πE]×πL；
其中，πQ为质量系数，C1和C2为芯片复杂度，πT为温度应力系数，πV为供电压力系数，C3为芯片封装复杂度，πE为环境系数，πL为成熟系数，λb为基本失效率，πA为应用系数，πC为结构系数，πK为种类系数，πr为额定系数。
5.根据权利要求3所述的空调外机控制器的寿命估算方法，其特征在于，
所述整流桥的失效率λ6＝4×(λb×πE×πQ×πr×πA×πS2×πC)；
所述功率二极管的失效率λ7＝λb×πE×πQ×πr×πA×πS2×πC；
其中，λb为基本失效率，πE为环境系数，πQ为质量系数，πr为额定系数，πA为应用系数，πS2为电压应力系数，πC为结构系数。
6.根据权利要求3所述的空调外机控制器的寿命估算方法，其特征在于，
当空调外机控制器在环境正常情况下工作时，检测所述风机IPM、所述压缩机IPM、所述IGBT、所述整流桥以及所述功率二极管的失效率之和结合进行计算空调外机控制器的寿命。
7.根据权利要求3所述的空调外机控制器的寿命估算方法，其特征在于，
当空调外机控制器在环境恶劣情况下工作时，检测所述风机IPM、所述压缩机IPM、所述开关电源芯片、所述IGBT、所述单片机、所述整流桥以及所述功率二极管的失效率之和结合进行计算空调外机控制器的寿命。
8.一种空调外机控制器的寿命估算装置，其特征在于，包括：
检测模块，所述检测模块用于检测空调器外机内多个半导体件的失效率λ；
计算模块，所述计算模块将所述多个半导体件的失效率λ相加求和得总失效率λz，并通过总失效率λz求得空调外机控制器的寿命t，且t＝1/λz。
9.一种空调器，其特征在于，包括：处理器，存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的空调外机控制器的寿命估算方法的步骤。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行如权利要求1-7任意一项所述的空调外机控制器的寿命估算方法的步骤。
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