CN115544843A - 一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及芯片结温估算技术领域，公开一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法及装置，该方法包括：获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗；基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，能够依次确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温。本发明通过对功率模块上关键位置的温度实现层层确定，能够提高每一个位置关键温度的生成精度，特别是能够获得精度更高的内部芯片的结温。
Description
技术领域
本发明实施例涉及芯片结温估算技术领域，具体涉及一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法及装置。
背景技术
功率模块内部芯片的结温是影响电机控制器(功率模块)可靠性和使用寿命的重要因素，当内部芯片结温过高时，会使得功率模块内的焊层出现熔化现象，严重时会导致目标芯片烧毁，从而使得电机控制器无法正常工作。
为了避免上述问题的发生，在功率模块实际工作过程中，需要根据功率模块的工作参数，实时或阶段性估算功率模块内部芯片的结温，并根据估算的结温，调整所述功率模块的工作，以避免内部芯片结温过高。
发明内容
本发明提供一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法及装置，实时或阶段性估算功率模块内部芯片的结温，以避免内部芯片结温过高，导致功率模块出现故障。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法，所述电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法包括：
获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗；
基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，依次确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温；所述目标芯片的结温是根据所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度和所述目标芯片对应的芯片焊层温度确定的。
在一种可选的方式中，基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度的步骤，包括：
根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗；
根据所述冷却液温度，所述目标芯片所处冷却板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度。
在一种可选的方式中，所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度采用以下模型获得：
Tcl为冷却液温度，
为目标芯片M11所处冷却板上的MOSFET芯片的功率损耗；
为目标芯片M11所处冷却板上的续流二极管芯片的功率损耗，
目标芯片M11所处冷却板上的MOSFET芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，
目标芯片M11所处冷却板上的续流二极管芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗。
在一种可选的方式中，基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度的步骤，包括：
根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗；
根据所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片所处基板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度。
在一种可选的方式中，所述目标芯片对应的基板上目标区域的温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11对应的基板上目标区域的温度，
为所述目标芯片M11对应的冷却板上目标区域的温度，
为目标芯片M11所处基板上MOSFET芯片在基板与冷却板之间的复合热阻抗；
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片在基板与冷却板之间的耦合热阻抗；
为目标芯片M11所处基板上MOSFET芯片的功率损耗；
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片的功率损耗。
在一种可选的方式中，基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度的步骤，包括：
根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗；
根据所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片的功率损耗、以及所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度。
在一种可选的方式中，所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11对应的基板焊层上的目标区域的温度，
为目标芯片M11在基板焊层与基板之间的自热阻抗，
为来自基板上续流二极管芯片D11的耦合热阻抗；
为目标芯片M11的功率损耗，
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片D11的功率损耗。
在一种可选的方式中，基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片的结温、所述目标芯片对应的芯片焊层温度的步骤，包括：
根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗；
根据所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片的功率损耗、目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗，生成所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温。
在一种可选的方式中，所述目标芯片的结温、所述目标芯片对应的芯片焊层温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11的结温，
目标芯片M11对应的基板焊层上的目标区域的温度，
为目标芯片M11对应的芯片焊层的温度，
为目标芯片M11在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗；
为目标芯片M11在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗，
为目标芯片M11的功率损耗。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取装置，包括：
获取模块，用于获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗；
关键位置温度输出模块，用于基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片的结温、所述目标芯片对应的芯片焊层温度。
在一种可选的方式中，关键位置温度输出模块，还用于根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗。
根据所述冷却液温度，所述目标芯片所处冷却板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度。
在一种可选的方式中，关键位置温度输出模块，还用于根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗。
根据所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片所处基板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度。
在一种可选的方式中，关键位置温度输出模块，还用于根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗。
根据所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片的功率损耗、以及所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度。
在一种可选的方式中，关键位置温度输出模块，还用于根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗。
根据所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片的功率损耗、目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗，生成所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温。
在一种可选的方式中，所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度采用以下模型获得：
Tcl为冷却液温度，
为目标芯片M11所处冷却板上的MOSFET芯片的功率损耗；
为目标芯片M11所处冷却板上的续流二极管芯片的功率损耗，
目标芯片M11所处冷却板上的MOSFET芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，
目标芯片M11所处冷却板上的续流二极管芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗。
在一种可选的方式中，所述目标芯片对应的基板上目标区域的温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11对应的基板上目标区域的温度，
为所述目标芯片M11对应的冷却板上目标区域的温度，
为目标芯片M11所处基板上MOSFET芯片在基板与冷却板之间的复合热阻抗；
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片在基板与冷却板之间的耦合热阻抗；
为目标芯片M11所处基板上MOSFET芯片的功率损耗；
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片的功率损耗。
在一种可选的方式中，所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11对应的基板焊层上的目标区域的温度，
为目标芯片M11在基板焊层与基板之间的自热阻抗，
为来自基板上续流二极管芯片D11的耦合热阻抗；
为目标芯片M11的功率损耗，
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片D11的功率损耗。
在一种可选的方式中，所述目标芯片的结温、所述目标芯片对应的芯片焊层温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11的结温，
目标芯片M11对应的基板焊层上的目标区域的温度，
为目标芯片M11对应的芯片焊层的温度，
为目标芯片M11在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗；
为目标芯片M11在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗，
为目标芯片M11的功率损耗。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如下操作：
获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗。
基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片的结温、所述目标芯片对应的芯片焊层温度。
在一种可选的方式中，根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗。
根据所述冷却液温度，所述目标芯片所处冷却板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度。
在一种可选的方式中，根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗。
根据所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片所处基板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度。
在一种可选的方式中，根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗。
根据所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片的功率损耗、以及所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度。
在一种可选的方式中，根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗。
根据所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片的功率损耗、目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗，生成所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温。
根据本发明实施例的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备/装置执行以下操作：
获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗。
基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片的结温、所述目标芯片对应的芯片焊层温度。
在一种可选的方式中，根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗。
根据所述冷却液温度，所述目标芯片所处冷却板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度。
在一种可选的方式中，根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗。
根据所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片所处基板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度。
在一种可选的方式中，根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗。
根据所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片的功率损耗、以及所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度。
本发明实施例通过获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗；基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，能够依次确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温，且所述目标芯片的结温是根据所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度和所述目标芯片对应的芯片焊层温度确定的，采用这种方式，对功率模块上关键位置的温度实现层层确定，以提高每一个位置关键温度的生成精度，特别是，能够获得精度更高的内部芯片的结温。
附图说明
附图仅用于示出实施方式，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本发明一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法的第一实施例的流程图；
图2示出了本发明电机控制器的垂向结构及内部各芯片之间的热流路径示意图；
图3示出了本发明一种电机控制器功模块关键位置的温度获取方法的第二实施例的流程图；
图4示出了本发明一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法的第三实施例的流程图；
图5示出了本发明一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法的第四实施例的流程图；
图6示出了本发明一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法的第五实施例的流程图；
图7示出了本发明功率模块内部芯片在各层的热耦合效应示意图；
图8示出了本发明电机控制器热阻网络模型示意图；
图9示出了本发明提供的一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取装置的第一实施例的结构示意图；
图10示出了本发明提供的一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备的实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。
功率模块内部芯片的结温是影响电机控制器可靠性和使用寿命的重要因素，当芯片结温过高时，会使得模块内的焊层出现熔化现象，严重时会导致内部芯片烧毁，从而使得电机控制器无法正常工作。一般地，功率模块制造商会在功率模块数据表中给出相关的热模型参数，根据这些参数可以估算功率模块内部芯片的结温。但是，这种热模型参数的测试条件单一，且没有考功率模块内部各热源的热耦合效应，利用数据表中给定的热模型参数估算的内部芯片的结温误差较大。
目前，功率模块内部芯片的结温获取方法，主要有物理测量法、温度敏感电参数法和热模拟方法等。
物理测量法是通过红外热像仪或高精度温度传感器直接测量功率模块的内部芯片的结温，这种获取方式，相对更直接，且可以更方便的获取到芯片结温。然而，高精度的红外热像仪价格昂贵，通常只是在实验室中使用，在测量前需要将功率模块打开，去除功率模块内部的绝缘硅凝胶，并在内部芯片其表面均匀地喷上一层黑漆。采用温度传感器测量功率模块内部芯片的结温时，需要在制造内部芯片的过程中，将温度传感器嵌入到芯片内，该方法对功率模块的制造工艺要求较高且，功率模块制造难度较大，同时也增加了功率模块的失效率，降低了其可靠性。
温度敏感电参数法主要是通过功率模块内部芯片的结温与其电参数的关系间接地得到芯片结温，其中，用来估算芯片结温的电参数主要有开通和关断过程的电流变化率、通态压降、门极阈值电压和驱动电流、关断过程电压变化率和延迟时间等。该方法需要额外的测试电路，对测试设备的精度要求高，且测试回路中的杂散电感和寄生电容易对芯片的电参数产生影响，同时电参数与温度之间并非严格的线性关系，各参数之间存在着相互影响，会导致估算的芯片结温误差较大。
热模拟方法主要有数学分析法和有限元法。数学分析法是通过建立数学表达式来描述功率模块内温度的扩散过程，通过求解该方程得到芯片的结温。由于建立的偏微分方程复杂，求解比较困难，一般需要对芯片温度扩散的过程及其几何尺寸做一些简单的假设。相比数学分析法而言，有限元法可以准确得到芯片的结温和几何结构复杂的功率模块温度场分布，但是该方法需要建立精确的三维几何模型和材料参数，且仿真时间较长，很难嵌入到电机。
为了能够更准确的估算功率模块内部各个位置的温度，特别是内部芯片的结温，本发明实施例提供一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法及装置。
图1示出了本发明一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法的第一实施例的流程图，该方法由电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备执行。如图1所示，所述电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法包括以下步骤：
步骤110：获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗。
其中，通过采集功率模块内部芯片的相电流、母线电压、占空比和开关频率，利用功率芯片的损耗模型即可得到功率模块内部芯片的损耗Ploss。
功率模块内部芯片损耗模型为：
式中，Ploss为功率模块内部芯片的损耗，Eon和Eoff是功率模块内部芯片的开通关断损耗，与功率模块内部芯片的电流和电压有关；Ron是功率模块内部芯片的通态电阻，i为相电流；u为母线电压；D为占空比；fsw为开关频率。
步骤120：基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，依次确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温。
所述目标芯片的结温是根据所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度和所述目标芯片对应的芯片焊层温度确定的。
其中，在确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温的过程中，按照距离冷却液的距离依次确定，针对具体的目标芯片，先确定距离所述冷却液最近的冷却板上的目标区域的温度，然后利用冷却板上的目标区域的温度确定上一层的基板上的目标区域的温度，向远离所述冷却液的方向逐层确定所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温，且在获取上一层目标区域的温度时，利用下一层目标区域的温度。
需要说明的是，本文所述的下一层是指功率模块上相对靠近所述冷却液的结构层，上一层是指功率模块上相对远离所述冷却液的结构层。
电机控制器的热系统是一个多芯片热耦合的系统，热耦合效应不仅存在于功率模块内部，在功率模块之间也会产生热耦合效应，这将大大增加电机控制器三维热阻网络模型中热阻和热容参数的数量，功率模块内部芯片越多，热模型就越复杂。
同时，由于车用电机控制器的种类很多，本申请实施例将以一个三相电机控制器为例，阐述本发明所提出的电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法。本发明通过讨论电机控制器的热流路径，分析功率模块内部芯片在各层的热耦合效应，提出了一种用于估算电机控制器关键位置温度的三维热阻网络模型。本发明在建立电机控制器的热阻网络模型之前，需要做出以下两个假设：①电机控制器中的三相电流是平衡的；②忽略功率模块内部MOSFET芯片或续流二极管芯片之间的电流差。
目标芯片损耗产生的热量通过散热器中的冷却液带走，在电机控制器的垂直方向上会形成从芯片到冷却液的热流路径。此外，在同一层上除目标芯片之外的其他芯片的损耗会对目标芯片产生热耦合效应，从而在水平方向上也会产生热流路径。电机控制器的垂向结构及内部各芯片之间的热流路径示意图如图2所示，在图2中给出了功率模块内的关键位置，这些关键位置的温度在电机控制器实际工作过程中需要被关注。根据电机控制器的垂向结构，其内部芯片详细的热流路径可以描述为：首先，内部芯片产生的热量从内部芯片经过芯片焊层传递到DBC板(Direct Bonding Copper，覆铜陶瓷基板)的上铜层。然后，和同一DBC板上其他内部芯片损耗产生的热量一起通过基板焊层传递到基板上。接着，和同一基板上其他芯片产生的热量一起通过导热硅脂传递到散热器的冷却板上，最后，和其他功率模块内芯片产生的热量一同被冷却液带走，根据电机控制器的垂直结构及功率模块内部芯片的热流路径。
本发明实施例提供的方案，综合考虑芯片的功率损耗、冷却液的温度、功率模块的三维结构，结合功率模块内部芯片在不同层的热耦合效应和热流路径，采用等效芯片法建立可用于估算电机控制器关键位置温度的热阻网络模型。该模型只需要采集冷却系统入口处冷却液的温度，即可依次得到冷却板、基板、基板焊层、芯片焊层和内部芯片的温度，为电机控制器的过温保护设计提供依据。
图3示出了本发明一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法的第二实施例的流程图，该方法由电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备执行。如图3所示，所述电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法包括以下步骤：
步骤310：获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗。
步骤320：根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗。
步骤330：根据所述冷却液温度，所述目标芯片所处冷却板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度。
需要说明的是，若以功率模块的内部芯片朝向冷却板的方向为下方，所述目标芯片对应的冷却板上目标区域，是指所述冷却板上处于所述目标芯片正下方的区域，在本发明实施例中，多层结构上的目标区域均处于对应的目标芯片正下方。
图4示出了本发明一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法的第三实施例的流程图，该方法由电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备执行。如图4所示，所述电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法包括以下步骤：
步骤410：获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗。
步骤420：根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗。
步骤430：根据所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片所处基板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度。
其中，在确定所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度时，以目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度为基础，可以更精确的确定基板上的目标区域的温度，当然，在实际应用过程中，也可以直接通过所述冷却液的温度，以及冷却液至基板之间的热阻抗，确定基板上的目标区域的温度，这种方式虽然可以降低数据量，但是会降低准确性。
图5示出了本发明一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法的第四实施例的流程图，该方法由电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备执行。如图5所示，所述电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法包括以下步骤：
步骤510：获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗。
步骤520：根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗。
步骤530：根据所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片的功率损耗、以及所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度。
同理，在确定所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度，以基板上的目标区域的温度为基础，相比于以冷却板上目标区域的温度为基础，这种方式可以更精准的确定基板焊层上的目标区域的温度。
图6示出了本发明一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法的第五实施例的流程图，该方法由电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备执行。如图6所示，所述电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法包括以下步骤：
步骤610：获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗。
步骤620：根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗。
步骤630：根据所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片的功率损耗、目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗，生成所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温。
需要说明的是，通过依次确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温，且所述目标芯片的结温是根据所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度和所述目标芯片对应的芯片焊层温度确定的，采用这种方式，对功率模块上关键位置的温度实现层层确定，以提高每一个位置关键温度的生成精度，特别是，能够获得精度更高的内部芯片的结温。
为了更清楚的说明本发明提供的技术方案，本发明实施例选择MOSFET芯片M11作为目标芯片来详细地讨论功率模块内部芯片在各层的热耦合效应，如图7所示。从图7中可以看出，在目标芯片M11以及对应的芯片焊层上存在目标芯片M11的自热效应。基板焊层不仅存在目标芯片M11的自热效应，还存在来自同一DBC板上续流二极管芯片D11的热耦合效应。在基板层，目标芯片M11的自热效应和同一基板上MOSFET芯片M12、续流二极管芯片D11、续流二极管芯片D12的热耦合效应。除了目标芯片M11的自热效应和MOSFET芯片M12、续流二极管芯片D11、续流二极管芯片D12的热耦合效应外，冷却板层还存在其他功率模块中芯片的热耦合效应。其他功率模块中芯片在每一层的热耦合效应与目标芯片M11相似，在这里就不进行详细阐述。
根据电机控制器内热流路径和芯片之间的热耦合效应，本发明所提出的电机控制器热阻网络模型如图8所示。在图8中，Ploss为功率模块内部芯片的损耗；ΔT_(coupi-D)是由续流二极管芯片损耗产生的温度增量；ΔT_(coupi-M)是由MOSFET芯片损耗产生的温度增量；
为目标芯片M11自身产生损耗时，该目标芯片对应的相邻两层上温度节点之间的自热阻抗；
为MOSFET芯片产生损耗时，目标芯片对应的相邻两层上温度节点之间的热阻抗；
为续流二极管芯片产生损耗时，目标芯片对应的相邻两层上温度节点之间的热阻抗。
为了得到建立的电机控制器热阻网络模型中热阻R和热容C的参数，一般将三维有限元仿真模型得到的功率模块内部芯片瞬态热阻抗曲线，利用最小二乘法拟合成有限数量的指数方程来表示功率模块内部芯片的瞬态热阻抗曲线，该指数方程的形式可表示为：
式中Rth_i、τi和Cth_i分别指的是热阻、时间常数和热容；n表示的是指数方程的项数，具体的数值可根据具体的曲线拟合得到。
本发明所提出的电机控制器的热阻网络模型是以传热学理论为依据，采用集中参数法求解功率模块内部芯片的结温及电机控制器关键位置的温度。具体的，采用Foster网络模型描述功率模块的热动态响应，从而建立功率模块的三维热阻网络模型，目标芯片在两相邻层的瞬态热阻抗可以表示为：
式中，Zth(i-j)(t)为目标芯片M11在第i层和j层上温度节点之间的瞬态热阻抗；Ti(t)和Tj(t)分别是目标芯片M11在第i层和j层上温度节点的瞬态温度；Ploss是功率模块内部芯片产生的损耗；ΔTij为功率模块内部芯片产生的损耗引起的温度增量。
一般地，功率模块内部芯片的结温是由其自身的功耗和其他芯片损耗引起的，由图7分析的目标芯片M11在芯片和芯片焊层中的热耦合效应可以看出，目标芯片M11的结温和目标芯片M11对应的芯片焊层的温度可表示为：
其中，
为目标芯片M11的结温，
目标芯片M11对应的基板焊层上的目标区域的温度，
为目标芯片M11对应的芯片焊层的温度，
为目标芯片M11在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗；
为目标芯片M11在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗，
为目标芯片M11的功率损耗。
其中，
为目标芯片M11对应的基板焊层上的目标区域的温度。
其中，
为目标芯片M11对应的基板焊层上的目标区域的温度，
为目标芯片M11在基板焊层与基板之间的自热阻抗，
为来自基板上续流二极管芯片D11的耦合热阻抗；
为目标芯片M11的功率损耗，
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片D11的功率损耗。
由于功率模块内所有芯片产生的热都在基板上汇集，则目标芯片M11对应的基板上目标区域的温度为：
式中，
为目标芯片M11所处基板上MOSFET芯片在基板与冷却板之间的复合热阻抗，
为目标芯片M11为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片在基板与冷却板之间的耦合热阻抗；
为目标芯片M11对应的冷却板上目标区域的温度。
为了获得目标芯片M11的结温，在获取目标芯片M11对应的基板上目标区域的温度时，所需的热模型参数较多，根据以下两个假设：①电机控制器中的三相电流是平衡的；②忽略功率模块内部MOSFET芯片或续流二极管芯片之间的电流差，可知功率模块内部芯片在一个基波周期内的平均功率损耗相等，则目标芯片M11对应的基板上目标区域的温度可以为：
其中，
为目标芯片M11对应的基板上目标区域的温度，
为所述目标芯片M11对应的冷却板上目标区域的温度，
为目标芯片M11所处基板上MOSFET芯片在基板与冷却板之间的复合热阻抗；
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片在基板与冷却板之间的耦合热阻抗；
为目标芯片M11所处基板上MOSFET芯片的功率损耗；
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片的功率损耗。
其中，
为目标芯片M11对应的冷却板上目标区域的温度：
式中，
为目标芯片M11所在冷却板上MOSFET芯片在冷却板和冷却液之间的热阻抗，
为目标芯片M11所在冷却板上续流二极管芯片在冷却板和冷却液之间的热阻抗，Tcl为冷却液温度。
在上述假设的前提下，功率模块内部芯片在一个基波周期内的平均功率损耗相等，则所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度为：
Tcl为冷却液温度，
为目标芯片M11所处冷却板上的MOSFET芯片的功率损耗；
为目标芯片M11所处冷却板上的续流二极管芯片的功率损耗，
目标芯片M11所处冷却板上的MOSFET芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，
目标芯片M11所处冷却板上的续流二极管芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗。
图9示出了本发明一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取装置的实施例的结构示意图。如图9所示，所述温度获取装置900包括：获取模块910和关键位置温度输出模块920。
获取模块910，用于获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗。
关键位置温度输出模块920，用于基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片的结温、所述目标芯片对应的芯片焊层温度。
在一种可选的方式中，关键位置温度输出模块920，还用于根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗。
根据所述冷却液温度，所述目标芯片所处冷却板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度。
在一种可选的方式中，关键位置温度输出模块920，还用于根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗。
根据所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片所处基板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度。
在一种可选的方式中，关键位置温度输出模块920，还用于根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗。
根据所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片的功率损耗、以及所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度。
在一种可选的方式中，关键位置温度输出模块920，还用于根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗。
根据所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片的功率损耗、目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗，生成所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温。
在一种可选的方式中，所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度采用以下模型获得：
Tcl为冷却液温度，
为目标芯片M11所处冷却板上的MOSFET芯片的功率损耗；
为目标芯片M11所处冷却板上的续流二极管芯片的功率损耗，
目标芯片M11所处冷却板上的MOSFET芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，
目标芯片M11所处冷却板上的续流二极管芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗。
在一种可选的方式中，所述目标芯片对应的基板上目标区域的温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11对应的基板上目标区域的温度，
为所述目标芯片M11对应的冷却板上目标区域的温度，
为目标芯片M11所处基板上MOSFET芯片在基板与冷却板之间的复合热阻抗；
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片在基板与冷却板之间的耦合热阻抗；
为目标芯片M11所处基板上MOSFET芯片的功率损耗；
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片的功率损耗。
在一种可选的方式中，所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11对应的基板焊层上的目标区域的温度，
为目标芯片M11在基板焊层与基板之间的自热阻抗，
为来自基板上续流二极管芯片D11的耦合热阻抗；
为目标芯片M11的功率损耗，
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片D11的功率损耗。
在一种可选的方式中，所述目标芯片的结温、所述目标芯片对应的芯片焊层温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11的结温，
目标芯片M11对应的基板焊层上的目标区域的温度，
为目标芯片M11对应的芯片焊层的温度，
为目标芯片M11在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗；
为目标芯片M11在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗，
为目标芯片M11的功率损耗。
本发明提供的一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取装置，通过依次确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温，且所述目标芯片的结温是根据所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度和所述目标芯片对应的芯片焊层温度确定的，采用这种方式，对功率模块上关键位置的温度实现层层确定，以提高每一个位置关键温度的生成精度，特别是，能够获得精度更高的内部芯片的结温。
图10示出了本发明一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备的实施例的结构示意图，本发明具体实施例并不对电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备的具体实现做限定。
如图10所示，该电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备可以包括：处理器(processor)1002、通信接口(Communications Interface)1004、存储器(memory)1006、以及通信总线1008。
其中：处理器1002、通信接口1004、以及存储器1006通过通信总线1008完成相互间的通信。通信接口1004，用于与其它设备比如客户端或其它服务器等的网元通信。处理器1002，用于执行程序1010，具体可以执行上述用于电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法实施例中的相关步骤。
具体地，程序1010可以包括程序代码，该程序代码包括计算机可执行指令。
处理器1002可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备包括的一个或多个处理器，可以是所述类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。
存储器1006，用于存放程序1010。存储器1006可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
程序1010具体可以被处理器1002调用使电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备执行以下操作：
获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗。
基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片的结温、所述目标芯片对应的芯片焊层温度。
在一种可选的方式中，根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗。
根据所述冷却液温度，所述目标芯片所处冷却板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度。
在一种可选的方式中，根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗。
根据所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片所处基板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度。
在一种可选的方式中，根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗。
根据所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片的功率损耗、以及所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度。
在一种可选的方式中，根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗。
根据所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片的功率损耗、目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗，生成所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温。
在一种可选的方式中，所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度采用以下模型获得：
Tcl为冷却液温度，
为目标芯片M11所处冷却板上的MOSFET芯片的功率损耗；
为目标芯片M11所处冷却板上的续流二极管芯片的功率损耗，
目标芯片M11所处冷却板上的MOSFET芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，
目标芯片M11所处冷却板上的续流二极管芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗。
在一种可选的方式中，所述目标芯片对应的基板上目标区域的温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11对应的基板上目标区域的温度，
为所述目标芯片M11对应的冷却板上目标区域的温度，
为目标芯片M11所处基板上MOSFET芯片在基板与冷却板之间的复合热阻抗；
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片在基板与冷却板之间的耦合热阻抗；
为目标芯片M11所处基板上MOSFET芯片的功率损耗；
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片的功率损耗。
在一种可选的方式中，所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11对应的基板焊层上的目标区域的温度，
为目标芯片M11在基板焊层与基板之间的自热阻抗，
为来自基板上续流二极管芯片D11的耦合热阻抗；
为目标芯片M11的功率损耗，
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片D11的功率损耗。
在一种可选的方式中，所述目标芯片的结温、所述目标芯片对应的芯片焊层温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11的结温，
目标芯片M11对应的基板焊层上的目标区域的温度，
为目标芯片M11对应的芯片焊层的温度，
为目标芯片M11在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗；
为目标芯片M11在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗，
为目标芯片M11的功率损耗。
本发明提供的一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备，通过依次确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温，且所述目标芯片的结温是根据所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度和所述目标芯片对应的芯片焊层温度确定的，采用这种方式，对功率模块上关键位置的温度实现层层确定，以提高每一个位置关键温度的生成精度，特别是，能够获得精度更高的内部芯片的结温。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有至少一可执行指令，该可执行指令在一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备/装置上运行时，使得所述一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备/装置执行上述任意方法实施例中的一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法。
可执行指令具体可以用于使得一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取设备/装置执行以下操作：
获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗。
基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片的结温、所述目标芯片对应的芯片焊层温度。
在一种可选的方式中，根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗。
根据所述冷却液温度，所述目标芯片所处冷却板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度。
在一种可选的方式中，根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗。
根据所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片所处基板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度。
在一种可选的方式中，根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗。
根据所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片的功率损耗、以及所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度。
在一种可选的方式中，根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗。
根据所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片的功率损耗、目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗，生成所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温。
在一种可选的方式中，所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度采用以下模型获得：
Tcl为冷却液温度，
为目标芯片M11所处冷却板上的MOSFET芯片的功率损耗；
为目标芯片M11所处冷却板上的续流二极管芯片的功率损耗，
目标芯片M11所处冷却板上的MOSFET芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，
目标芯片M11所处冷却板上的续流二极管芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗。
在一种可选的方式中，所述目标芯片对应的基板上目标区域的温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11对应的基板上目标区域的温度，
为所述目标芯片M11对应的冷却板上目标区域的温度，
为目标芯片M11所处基板上MOSFET芯片在基板与冷却板之间的复合热阻抗；
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片在基板与冷却板之间的耦合热阻抗；
为目标芯片M11所处基板上MOSFET芯片的功率损耗；
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片的功率损耗。
在一种可选的方式中，所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11对应的基板焊层上的目标区域的温度，
为目标芯片M11在基板焊层与基板之间的自热阻抗，
为来自基板上续流二极管芯片D11的耦合热阻抗；
为目标芯片M11的功率损耗，
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片D11的功率损耗。
在一种可选的方式中，所述目标芯片的结温、所述目标芯片对应的芯片焊层温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11的结温，
目标芯片M11对应的基板焊层上的目标区域的温度，
为目标芯片M11对应的芯片焊层的温度，
为目标芯片M11在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗；
为目标芯片M11在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗，
为目标芯片<11的功率损耗。
本发明提供的一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有至少一可执行指令，该可执行指令运行时，通过依次确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温，且所述目标芯片的结温是根据所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度和所述目标芯片对应的芯片焊层温度确定的，采用这种方式，对功率模块上关键位置的温度实现层层确定，以提高每一个位置关键温度的生成精度，特别是，能够获得精度更高的内部芯片的结温。
在此提供的算法或显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。此外，本发明实施例也不针对任何特定编程语言。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。类似地，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。其中，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过所述个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。
Claims (10)
1.一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法，其特征在于，包括：
获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗；
基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，依次确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温；所述目标芯片的结温是根据所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度和所述目标芯片对应的芯片焊层温度确定的。
2.根据权利要求1所述的电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法，其特征在于，基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度的步骤，包括：
根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗；
根据所述冷却液温度，所述目标芯片所处冷却板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处冷却板上的多个芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度。
3.根据权利要求1或2所述的电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法，其特征在于，所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度采用以下模型获得：
Tcl为冷却液温度，
为目标芯片M11所处冷却板上的MOSFET芯片的功率损耗；
为目标芯片M11所处冷却板上的续流二极管芯片的功率损耗，
目标芯片M11所处冷却板上的MOSFET芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗，
目标芯片M11所处冷却板上的续流二极管芯片在冷却板与冷却液之间的等效热阻抗。
4.根据权利要求1所述的电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法，其特征在于，基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度的步骤，包括：
根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗；
根据所述目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片所处基板上的多个芯片的功率损耗，以及目标芯片所处基板上的多个芯片在基板与冷却板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度。
5.根据权利要求1或4所述的电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法，其特征在于，所述目标芯片对应的基板上目标区域的温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11对应的基板上目标区域的温度，
为所述目标芯片M11对应的冷却板上目标区域的温度，
为目标芯片M11所处基板上MOSFET芯片在基板与冷却板之间的复合热阻抗；
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片在基板与冷却板之间的耦合热阻抗；
为目标芯片M11所处基板上MOSFET芯片的功率损耗；
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片的功率损耗。
6.根据权利要求1所述的电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法，其特征在于，基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度的步骤，包括：
根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗；
根据所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片的功率损耗、以及所述目标芯片所处基板焊层上的多个芯片在基板焊层与基板之间的等效热阻抗，生成所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度。
7.根据权利要求1或6所述的电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法，其特征在于，所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11对应的基板焊层上的目标区域的温度，
为目标芯片M11在基板焊层与基板之间的自热阻抗，
为来自基板上续流二极管芯片D11的耦合热阻抗；
为目标芯片M11的功率损耗，
为目标芯片M11所处基板上续流二极管芯片D11的功率损耗。
8.根据权利要求1所述的电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法，其特征在于，基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片的结温、所述目标芯片对应的芯片焊层温度的步骤，包括：
根据基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗；
根据所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片的功率损耗、目标芯片在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗，以及目标芯片在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗，生成所述目标芯片对应的芯片焊层温度和所述目标芯片的结温。
9.根据权利要求1或8所述的电机控制器功率模块关键位置的温度获取方法，其特征在于，所述目标芯片的结温、所述目标芯片对应的芯片焊层温度采用以下模型获得：
其中，
为目标芯片M11的结温，
目标芯片M11对应的基板焊层上的目标区域的温度，
为目标芯片M11对应的芯片焊层的温度，
为目标芯片M11在芯片层与芯片焊层之间的自热阻抗；
为目标芯片M11在芯片焊层与基板焊层之间的自热阻抗，
为目标芯片M11的功率损耗。
10.一种电机控制器功率模块关键位置的温度获取装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取功率模块的参数信息，所述参数信息包括所述功率模块的冷却液温度和所述功率模块包括的多个芯片的功率损耗；
关键位置温度输出模块，用于基于所述功率模块的参数信息和所述功率模块的三维热阻模型，确定所述多个芯片中的目标芯片对应的冷却板上目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板上的目标区域的温度、所述目标芯片对应的基板焊层上的目标区域的温度、所述目标芯片的结温、所述目标芯片对应的芯片焊层温度。
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|---|
| 霍达 等: "结构与冷却介质对车载电机控制器散热的影响", 《微特电机》 * |
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