KR101567256B1 - Apparatus and method for predicting junction temperature for inverter - Google Patents

Apparatus and method for predicting junction temperature for inverter Download PDF

Info

Publication number
KR101567256B1
KR101567256B1 KR1020140153937A KR20140153937A KR101567256B1 KR 101567256 B1 KR101567256 B1 KR 101567256B1 KR 1020140153937 A KR1020140153937 A KR 1020140153937A KR 20140153937 A KR20140153937 A KR 20140153937A KR 101567256 B1 KR101567256 B1 KR 101567256B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
value
inverter
mode
loss
cooling water
Prior art date
Application number
KR1020140153937A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
장한근
이제환
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020140153937A priority Critical patent/KR101567256B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101567256B1 publication Critical patent/KR101567256B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K16/00—Arrangements in connection with power supply of propulsion units in vehicles from forces of nature, e.g. sun or wind
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for predicting the junction temperature of an inverter. The apparatus for predicting the junction temperature of an inverter comprises: a mode determination part; a loss calculation part; an impedance compensation part; a motor frequency compensation part; and a junction temperature prediction part. The mode determination part determines the drive mode of the inverter depending on the drive state of a vehicle. The loss calculation part calculates the power loss of each of an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT) included in a power module corresponding to the determined drive mode of the inverter and a diode. The impedance compensation part compensates for a heat resistant element of the power module depending on the flow volume of cooling water and calculates a cooling water temperature compensation value of the IGBT module and the diode by using the compensated heat resistant element and each calculated power loss. The motor frequency compensation part compensates for a temperature ripple generated depending on the frequency of the motor. The junction temperature prediction part combines the compensated cooling water temperature compensation value with the temperature of the cooling water, which is obtained from a temperature sensor arranged inside the inverter, to predict the junction temperature of the power module.

Description

인버터의 정션온도 예측 장치 및 방법{Apparatus and method for predicting junction temperature for inverter}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR Predicting junction temperature [0002]

본 발명은 인버터의 정션온도 예측 장치 및 방법에 관한 것으로, 인버터의 운전모드에 따른 정션온도를 예측하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for estimating a junction temperature of an inverter, and more particularly, to a technique for predicting a junction temperature according to an operation mode of an inverter.

친환경차의 핵심 기술은 전기를 이용해서 차량을 운행하는데 있으며, 효율성 및 안전성의 증대를 목표로 하고 있다.The core technology of eco-friendly cars is to use electric power to operate the vehicle and to increase efficiency and safety.

친환경차에서 인버터는 배터리의 DC를 AC로 변환해서 전기모터를 구동하는 핵심 부품이다. 인버터에서 파워모듈은 DC-AC 전력 변환을 해주는 역할을 하는데, 이러한 파워모듈이 소손되었을 경우 자동차는 움직일 수 없게 된다. 따라서, 친환경차에서는 파워모듈을 보호하는 것이 중요하다.In an eco-friendly car, an inverter is a key component that drives an electric motor by converting the battery's DC to AC. In the inverter, the power module plays the role of DC-AC power conversion. If this power module is burned out, the car can not move. Therefore, it is important to protect the power module in eco-friendly cars.

파워모듈은 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)와 다이오드(DIODE)로 구성된다. 이때, IGBT 및 다이오드에 전류가 흐르고, 스위칭 동작을 하게 되면 열이 발생하여 소자의 온도가 상승하게 된다. 이때, 온도 상승으로 인해 IGBT 및 다이오드의 소손이 발생할 수 있다.The power module consists of an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT) and a diode (DIODE). At this time, a current flows through the IGBT and the diode, and when the switching operation is performed, heat is generated and the temperature of the device is increased. At this time, the temperature rise may cause the IGBT and the diode to be destroyed.

따라서, 파워모듈의 보호를 위해는 정확한 온도 예측이 필요하다.Therefore, precise temperature prediction is needed to protect the power module.

본 발명의 목적은, 인버터에서 파워모듈 동작시 과도한 온도 상승으로부터 파워모듈을 보호하기 위해 사전에 정션온도를 예측하는 인버터의 정션온도 예측 장치 및 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for estimating the junction temperature of an inverter that predicts a junction temperature in advance in order to protect a power module from an excessive temperature rise during operation of a power module in an inverter.

본 발명의 다른 목적은, 차량의 주행 상태에 따라 인버터 운전모드를 구분하여 각 인버터 운전모드 별로 전력 손실을 산출함으로써 정밀한 정션온도 예측이 가능하도록 하는 인버터의 정션온도 예측 장치 및 방법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for estimating the junction temperature of an inverter that can accurately predict the junction temperature by dividing the inverter operation mode according to the driving state of the vehicle and calculating the power loss for each inverter operation mode.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터의 정션온도 예측 장치는, 차량의 주행 상태에 따라 모터링 모드, 회생 모드 및 힐 홀드 모드 중 어느 하나의 인버터 운전모드를 결정하는 모드 결정부, 상기 결정된 인버터 운전모드에 대응하여 파워모듈을 구성하는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor) 모듈 및 다이오드(Diode) 각각의 전력 손실을 산출하는 손실 계산부, 냉각수 유량(LPM)에 따라 정의된 열저항 보상비율을 적용하여 상기 파워모듈의 열저항 성분을 보상하고, 상기 보상된 열저항 성분과 상기 산출된 각 전력 손실을 이용하여 상기 IGBT 모듈 및 다이오드 각각에 대한 냉각수 온도 보상값을 산출하는 임피던스 보상부, 상기 산출된 냉각수 온도 보상값에 대하여 모터의 주파수에 따라 발생하는 온도 리플을 보상하는 모터 주파수 보상부, 및 상기 보상된 냉각수 온도 보상값 및 상기 인버터 내에 배치된 온도센서로부터 획득한 냉각수 온도를 조합하여 상기 파워모듈의 정션온도를 예측하는 정션온도 예측부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for predicting a junction temperature of an inverter, the apparatus including: a mode determining unit for determining an inverter operation mode of a motoring mode, a regenerative mode, and a heel hold mode according to a running state of the vehicle; A loss calculation section for calculating a power loss of each of an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT) module and a diode which constitute a power module in correspondence with the determined inverter operation mode, a thermal resistance compensation ratio defined according to a cooling water flow rate (LPM) An impedance compensator for compensating a thermal resistance component of the power module and calculating a cooling water temperature compensation value for each of the IGBT module and the diode using the compensated thermal resistance component and the calculated power loss, A motor frequency compensation unit for compensating for temperature ripple occurring according to the frequency of the motor with respect to the calculated cooling water temperature compensation value, and It characterized in that it comprises a combination of a cooling water temperature obtained from the temperature sensors disposed in the water-based compensated temperature compensation value and the predicted junction temperature of the inverter section for predicting the junction temperature of the power module.

상기 모드 결정부는, 차량이 가속 또는 정속으로 주행 시 상기 인버터 운전모드를 모터링 모드로 결정하고, 차량이 감속 또는 내리막 길 주행 시 상기 인버터 운전모드를 회생 모드로 결정하며, 차량이 언덕에서 정지 또는 출발 시에는 상기 인버터 운전모드를 힐 홀드 모드로 결정하는 것을 특징으로 한다.Wherein the mode determining unit determines the inverter operation mode as a motoring mode when the vehicle is traveling at an accelerating or constant speed and determines the inverter operation mode as a regenerative mode when the vehicle is decelerating or traveling downhill, And the inverter operation mode is determined as a heel hold mode at the time of starting.

상기 손실 계산부는, 상기 힐 홀드 모드 시, 전류값, 컬렉터-에미터간 전압의 기준시작값, 컬렉터 전류와 컬렉터-에미터간 전압의 기울기, 턴 온 손실, 턴 오프 손실, 기준 전류값, 기준 전압값 및 스위칭 주파수를 이용하여 IGBT 모듈의 전력손실을 산출할 수 있다. 또한, 손실 계산부는, 상기 힐 홀드 모드 시, 전류값, 출력 전압값, 전류와 전압의 기울기, 턴 오프 손실, 기준 전류값, 기준 전압값 및 스위칭 주파수를 이용하여 다이오드의 전력손실을 산출하는 것을 특징으로 한다.In the heal hold mode, the loss calculator may calculate a current value, a reference start value of a collector-emitter voltage, a slope of a collector current and a collector-emitter voltage, a turn-on loss, a turn- And the switching frequency can be used to calculate the power loss of the IGBT module. The loss calculation unit may calculate the power loss of the diode using the current value, the output voltage value, the slope of the current and the voltage, the turn-off loss, the reference current value, the reference voltage value, and the switching frequency in the heal hold mode .

상기 손실 계산부는, 상기 모터링 모드 또는 회생 모드 시, 전류값, 컬렉터-에미터간 전압의 기준시작값, 컬렉터 전류와 컬렉터-에미터간 전압의 기울기, 턴 온 손실, 턴 오프 손실, 기준 전류값, 기준 전압값, DC 링크 전압값, 스위칭 주파수, PWM 변조 지수 및 역률을 이용하여 IGBT 모듈의 전력손실을 산출할 수 있다. 또한, 손실 계산부는 상기 모터링 모드 또는 회생 모드 시, 전류값, 출력 전압값, 전류와 전압의 기울기, 손실, 기준 전류값, 기준 전압값, 스위칭 주파수, DC 링크 전압값, PWM 변조 지수 및 역률을 이용하여 다이오드의 전력손실을 산출하는 것을 특징으로 한다.The loss calculation unit may calculate a current value, a reference start value of a collector-emitter voltage, a slope of a collector-emitter voltage, a turn-on loss, a turn-off loss, a reference current value, The power loss of the IGBT module can be calculated using the reference voltage value, the DC link voltage value, the switching frequency, the PWM modulation index, and the power factor. In addition, the loss calculator calculates the loss, the slope, the loss, the reference current value, the reference voltage value, the switching frequency, the DC link voltage value, the PWM modulation index and the power factor of the current and the output voltage in the motoring mode or the regenerative mode Is used to calculate the power loss of the diode.

상기 모터링 모드는 상기 역률이 (+) 성분이고, 상기 회생 모드는 상기 역률이 (-) 성분인 것을 특징으로 한다.The motoring mode is characterized in that the power factor is a (+) component and the regenerative mode is a (-) component of the power factor.

상기 임피던스 보상부는, 상기 파워모듈 및 인버터의 냉각 특성에 따라서 RC 모델을 결정하고, 상기 결정된 RC 모델의 열저항 성분을 보상하는 것을 특징으로 한다.Wherein the impedance compensation unit determines the RC model according to the cooling characteristics of the power module and the inverter and compensates the thermal resistance component of the determined RC model.

상기 모터 주파수 보상부는, 기준치 이상의 모터 주파수에 대해 미리 정해진 보상값을 적용하여 상기 산출된 냉각수 온도 보상값의 온도리플을 보상하는 것을 특징으로 한다.The motor frequency compensator compensates the temperature ripple of the calculated coolant temperature compensation value by applying a predetermined compensation value to a motor frequency higher than a reference value.

상기 정션온도 예측부는, 상기 냉각수 온도 및 상기 냉각수 온도 보상값을 더하여 상기 파워모듈의 정션온도를 예측하는 것을 특징으로 한다.The junction temperature predicting unit predicts the junction temperature of the power module by adding the cooling water temperature and the cooling water temperature compensation value.

상기 인버터 정션온도 예측 장치는, 상기 인버터의 DC 링크 전압, 스위칭 주파수, 모터속도, 모터전류 및 지령토크 중 적어도 하나의 인버터 정보를 수집하는 정보 수집부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The inverter junction temperature predicting apparatus may further include an information collecting unit for collecting inverter information of at least one of a DC link voltage, a switching frequency, a motor speed, a motor current, and a command torque of the inverter.

한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인버터 정션온도 예측 방법은, 차량의 주행 상태에 따라 모터링 모드, 회생 모드 및 힐 홀드 모드 중 어느 하나의 인버터 운전모드를 결정하는 단계, 상기 결정된 인버터 운전모드에 대응하여 파워모듈을 구성하는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor) 모듈 및 다이오드(Diode) 각각의 전력 손실을 산출하는 단계, 냉각수 유량(LPM)에 따라 정의된 열저항 보상비율을 적용하여 상기 파워모듈의 열저항 성분을 보상하고, 상기 보상된 열저항 성분과 상기 산출된 각 전력 손실을 이용하여 상기 IGBT 모듈 및 다이오드 각각에 대한 냉각수 온도 보상값을 산출하는 단계, 상기 산출된 냉각수 온도 보상값에 대하여 모터의 주파수에 따라 발생하는 온도리플을 보상하는 단계, 및 상기 보상된 냉각수 온도 보상값 및 상기 인버터 내에 배치된 온도센서로부터 획득한 냉각수 온도를 조합하여 상기 파워모듈의 정션온도를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of predicting inverter junction temperature, the method comprising: determining an inverter operation mode of a motoring mode, a regenerative mode, and a heel holding mode according to a running state of the vehicle; Calculating a power loss of each of an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT) module and a diode (Diode) constituting the power module corresponding to the inverter operation mode, applying a thermal resistance compensation ratio defined according to the cooling water flow rate (LPM) Calculating a cooling water temperature compensation value for each of the IGBT module and the diode by using the compensated thermal resistance component and the calculated power loss, calculating a cooling water temperature compensation value for each of the IGBT module and the diode, Compensating the temperature ripple occurring according to the frequency of the motor with respect to the temperature of the motor, And estimating the junction temperature of the power module by combining the cooling water temperature obtained from the temperature sensor disposed in the inverter.

본 발명에 따르면, 배터리전압, 스위칭주파수, 모터전류, 토크 반영 및 차량운전 조건(모터링, 회생, 힐 홀드)에 적합한 손실계산 방법을 적용하여 손실계산의 정확성을 향상시킬 수 있으며, 냉각수량 제어량에 따라 가변하는 파워모듈의 열저항을 반영하여 반도체 칩의 정션온도를 예측하는 것이 가능한 이점이 있다.According to the present invention, it is possible to improve the accuracy of loss calculation by applying a loss calculation method suitable for battery voltage, switching frequency, motor current, torque reflection, and vehicle operation conditions (motoring, regenerative and heal hold) The junction temperature of the semiconductor chip can be predicted by reflecting the thermal resistance of the power module that varies according to the temperature of the semiconductor module.

또한, 본 발명에 따르면 차량운전조건을 고려한 파워모듈 손실계산과, 써멀 임피던스를 반영함으로써 파워모듈 내의 반도체 칩 온도를 정확하게 추정할 수 있으며, 그로 인해 파워모듈을 소손되지 않도록 사전에 보호할 수 있는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, the temperature of the semiconductor chip in the power module can be estimated accurately by reflecting the power module loss calculation considering the vehicle operation conditions and the thermal impedance, thereby advantageously protecting the power module from being burned in advance .

도 1은 본 발명에 따른 장치가 적용되는 인버터 구성을 도시한 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인버터 정션온도 예측 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인버터 정션온도 예측 장치의 모드 결정 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 인버터 정션온도 예측 장치의 손실 계산 동작을 설명하는데 참조되는 예시도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 인버터 정션온도 예측 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 순서도이다.1 is a view showing an inverter configuration to which an apparatus according to the present invention is applied.
2 is a block diagram showing a configuration of an inverter junction temperature predicting apparatus according to the present invention.
3 is an exemplary diagram for explaining a mode determining operation of the inverter junction temperature predicting apparatus according to the present invention.
4 is an exemplary diagram for explaining a loss calculation operation of the inverter junction temperature predicting apparatus according to the present invention.
5 is a flowchart illustrating an operation flow of the inverter junction temperature predicting method according to the present invention.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is noted that the technical terms used in the present invention are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention should be construed in a sense generally understood by a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined in the present invention, and an overly comprehensive It should not be construed as meaning or overly reduced. In addition, when a technical term used in the present invention is an erroneous technical term that does not accurately express the concept of the present invention, it should be understood that technical terms that can be understood by a person skilled in the art can be properly understood. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or context, and should not be construed as being excessively reduced.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Furthermore, the singular expressions used in the present invention include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. The term "comprising" or "comprising" or the like in the present invention should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the invention, Or may include additional components or steps.

또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.Furthermore, terms including ordinals such as first, second, etc. used in the present invention can be used to describe elements, but the elements should not be limited by terms. Terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the purpose of facilitating understanding of the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 장치가 적용되는 인버터 구성을 도시한 도이다.1 is a view showing an inverter configuration to which an apparatus according to the present invention is applied.

도 1에 도시된 바와 같이, 인버터(10)는 커패시터, 파워모듈(20), 전류센서, 온도센서(30) 및 메인 제어기(40)를 포함할 수 있다. 이때, 커패시터는 입력전압의 평활 및 에너지를 저장하는 역할을 한다. 파워모듈(20)은 DC 성분을 AC 성분으로 전환하는 역할을 하며, 전류센서는 파워모듈(20)로부터 출력된 전류를 검출한다.1, the inverter 10 may include a capacitor, a power module 20, a current sensor, a temperature sensor 30, and a main controller 40. As shown in FIG. At this time, the capacitor plays a role of storing the smoothing and energy of the input voltage. The power module 20 serves to convert the DC component into an AC component, and the current sensor detects the current output from the power module 20. [

여기서, 파워모듈(20)은 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor) 모듈, 다이오드(Diode), 절연기판, 히트싱크 등으로 구성되는데, 이때 IGBT 모듈 및 다이오드(Diode)는 전력을 변환하는 반도체 칩이다.Here, the power module 20 includes an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT) module, a diode, an insulating substrate, and a heat sink. The IGBT module and the diode are semiconductor chips for converting power.

파워모듈(20)을 구성하는 각 요소들은 열저항 성분을 가지고 있으며, 열저항 성분은 냉각 성능, 예를 들어, 냉각수의 속도, 냉각기의 압력손실 등에 따라 달라질 수 있다.Each element constituting the power module 20 has a thermal resistance component, and the thermal resistance component may vary depending on the cooling performance, for example, the speed of the cooling water, the pressure loss of the cooler, and the like.

온도센서(30)는 인버터(10) 내의 냉각수 온도를 검출하며, 온도센서(30)에 의해 검출된 온도 정보는 메인 제어기(40)로 입력되어 연산에 이용된다. 여기서, 온도센서(30)에 의해 측정된 온도는 파워모듈(20)의 반도체 칩의 정션온도에 영향을 주기 때문에 파워모듈(20)을 보호하는데 중요한 요소로 작용한다.The temperature sensor 30 detects the temperature of the cooling water in the inverter 10 and the temperature information detected by the temperature sensor 30 is input to the main controller 40 and used for the calculation. Here, since the temperature measured by the temperature sensor 30 affects the junction temperature of the semiconductor chip of the power module 20, it functions as an important factor for protecting the power module 20.

본 발명에 따른 예측 장치는 인버터(10)의 정보, 예를 들어, 인버터(10)의 DC 링크 전압, 스위칭 주파수, 모터속도, 모터전류 및 지령토크 등과, 온도센서(30)에 의해 측정된 냉각수 온도를 근거로 정션온도를 예측한다. 이에, 예측 장치의 세부 구성은 도 2의 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
The prediction apparatus according to the present invention is a prediction apparatus according to the present invention is a prediction apparatus according to the present invention is a prediction apparatus according to the present invention is a prediction apparatus according to the present invention is a prediction apparatus according to the present invention, Estimate junction temperature based on temperature. The detailed configuration of the prediction apparatus will be described in more detail with reference to the embodiment of FIG.

도 2는 본 발명에 따른 인버터 정션온도 예측 장치의 구성을 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing a configuration of an inverter junction temperature predicting apparatus according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 인버터 정션온도 예측 장치(이하에서는 '예측 장치'라 칭하도록 한다.)(100)는, 정보 수집부(110), 모드 결정부(120), 손실 계산부(130), 임피던스 보상부(140), 모터 주파수 보상부(150) 및 정션온도 예측부(160)를 포함할 수 있다.2, an inverter junction temperature predicting apparatus 100 according to the present invention includes an information collecting unit 110, a mode determining unit 120, a loss calculating unit 120, An impedance compensating unit 140, a motor frequency compensating unit 150, and a junction temperature predicting unit 160, as shown in FIG.

정보 수집부(110)는 인버터, 즉, 파워모듈의 정션온도를 예측하기 위해 이용되는 정보들, 예를 들어, 인버터로부터 출력되는 DC 링크 전압, 스위칭 주파수, 모터속도, 모터전류 및 지령토크 중 적어도 하나의 정보를 수집한다. 정보 수집부(110)는 인버터의 각 요소들로부터 정보를 수집할 수 있으며, 메인 제어기로부터 수집된 정보를 획득할 수도 있다. 정보 수집부(110)에 의해 수집된 정보는 모드 결정부(120)로 전달된다.The information collecting unit 110 collects information used for predicting the junction temperature of the inverter, that is, the power module, such as the DC link voltage, the switching frequency, the motor speed, the motor current, and the command torque Collect one piece of information. The information collecting unit 110 may collect information from the respective elements of the inverter and may acquire the collected information from the main controller. The information collected by the information collection unit 110 is transmitted to the mode determination unit 120.

모드 결정부(120)는 차량의 주행 상태에 따라 인버터 운전모드를 결정한다. 인버터 운전모드마다 차량의 주행 상태가 달라지기 때문에, 각 인버터 운전모드마다 전력 손실이 달라질 수 있다. 따라서, 차량의 상태에 따라 정확한 전력 손실을 계산하기 위해 인버터 운전모드는 차량의 주행 상태에 따라 구분하도록 한다. 이에, 인버터 운전모드를 결정하는 동작에 대한 구체적인 설명은 도 3의 실시예를 참조하도록 한다.The mode determination unit 120 determines an inverter operation mode according to the running state of the vehicle. Since the running condition of the vehicle changes depending on the inverter operation mode, the power loss may vary for each inverter operation mode. Therefore, in order to calculate the accurate power loss according to the state of the vehicle, the inverter operation mode is classified according to the running state of the vehicle. Therefore, a detailed description of the operation for determining the inverter operation mode will be made with reference to the embodiment of Fig.

도 3에 도시된 바와 같이, 인버터 운전모드는 모터링 모드, 회생 모드 및 힐 홀드 모드로 구분할 수 있다. 이때, 모드 결정부(120)는 차량의 속도나 오르막 또는 내리막 주행에 따라 인버터 운전모드를 결정할 수 있다.As shown in FIG. 3, the inverter operation mode can be classified into a motoring mode, a regenerative mode, and a heal hold mode. At this time, the mode determination unit 120 can determine the inverter operation mode according to the speed of the vehicle or the uphill or downhill running.

일 예로서, 도 3의 (A) 및 (G)와 같이 차량이 정지 상태에 있는 경우, 인버터도 정지상태가 된다. 한편, 도 3의 (B)와 같이 차량이 저속 주행을 하는 경우, (C)와 같이 가속 주행을 가는 경우, 그리고 (E)와 같이 정속 주행을 하는 경우에, 모드 결정부(120)는 인버터 운전모드를 모터링 모드로 결정한다. 또한, 도 3의 (F)와 같이 차량이 감속 또는 내리막 길 주행하는 경우, 모드 결정부(120)는 인버터 운전모드를 회생 모드로 결정한다. 또한, 도 3의 (D)와 같이 차량이 오르막길 주행하는 경우, 모드 결정부(120)는 인버터 운전모드를 힐 홀드 모드로 결정한다.As an example, when the vehicle is in a stopped state as shown in Figs. 3A and 3G, the inverter is also in a stopped state. On the other hand, when the vehicle is running at a low speed as shown in FIG. 3 (B), when accelerating as shown in (C), and when running at a constant speed as shown in (E) The operation mode is set to the motoring mode. 3 (F), when the vehicle is decelerating or traveling downhill, the mode determining unit 120 determines the inverter operation mode as the regenerative mode. 3 (D), when the vehicle runs uphill, the mode determination unit 120 determines the inverter operation mode as the heal-hold mode.

모드 결정부(120)는 결정된 인버터 운전모드 정보를 손실 계산부(130)로 제공하도록 한다. 이때, 모드 결정부(120)에 의해 결정된 인버터 운전모드별로 차량 상태가 달라지기 때문에, 파워모듈의 IGBT 모듈 및 다이오드(Diode)의 상승 온도 또한 각 모드별로 달라질 수 있다. The mode determination unit 120 provides the determined inverter operation mode information to the loss calculation unit 130. At this time, since the vehicle state is changed according to the inverter operation mode determined by the mode determination unit 120, the rising temperature of the IGBT module and the diode of the power module may also be different for each mode.

따라서, 손실 계산부(130)는 각 인버터 운전모드 마다 손실 수식을 다르게 적용할 수 있다. 이 경우, 각 인버터 운전모드별 차량 상태에 따라 정확한 정션 온도를 예측할 수 있게 된다. Therefore, the loss calculation unit 130 can apply the loss formula differently for each inverter operation mode. In this case, the accurate junction temperature can be predicted according to the vehicle condition for each inverter operation mode.

일 예로서, 힐 홀드 모드 시, IGBT 모듈 및 다이오드(Diode)의 전력 손실을 계산하는데 적용되는 식은 아래와 같다.As an example, the equation applied to calculate the power loss of the IGBT module and the diode in the heal hold mode is as follows.

Figure 112014107200414-pat00001
Figure 112014107200414-pat00001

Figure 112014107200414-pat00002
Figure 112014107200414-pat00002

여기서, PIGBT는 힐 홀드 모드 시 IGBT 모듈의 전력 손실, PDIODE는 힐 홀드 모드 시 다이오드의 전력 손실, I는 상전류의 피크값, VCE0는 IGBT 모듈의 VCE(sat)전압의 기준시작값, V0는 다이오드의 VF 기준시작값, r은 Ic전류와 VCE(sat)의 기울기, rt는 다이오드 IF 전류와 VF의 기울기, Eon은 IGBT 모듈의 턴온 손실, Eoff는 IGBT 모듈의 턴오프 손실, Inom은 기준전류, Vnom은 기준전압, Vbat는 차량배터리전압(인버터 입력전압), fSW는 스위칭 주파수를 의미한다.Here, P IGBT is hill hold mode during power loss of the IGBT module, P DIODE heel power loss in the hold mode when the diode, I is the peak value of the phase current, V CE0 is V CE (sat) based on the starting value of the voltage of the IGBT module , V 0 is V F based on the starting value of the diode, r is I c slope of current and V CE (sat), r t is the diode I F slope, E on the current and V F is a turn-on loss of the IGBT module, E off I nom is the reference current, V nom is the reference voltage, V bat is the vehicle battery voltage (inverter input voltage), and f SW is the switching frequency.

이때, 손실 계산부(130)는 파워모듈의 IGBT 모듈 및 다이오드(Diode)의 특성 파라미터와 정보 수집부(110)에 의해 수집된 정보를 [수학식 1] 및 [수학식 2]에 적용하여 힐 홀드 모드 시의 IGBT 모듈 및 다이오드에 대한 전력 손실을 계산할 수 있다. 이때 계산된 전력 손실은 [W] 단위로 나타낼 수 있다.At this time, the loss calculation unit 130 applies the characteristic parameters of the IGBT module and the diode of the power module and the information collected by the information collection unit 110 to Equation (1) and Equation (2) The power loss for the IGBT module and the diode in the hold mode can be calculated. The calculated power loss can be expressed in [W] units.

한편, 모터링 모드 또는 회생 모드 시, IGBT 모듈 및 다이오드(Diode)의 전력 손실을 계산하는 데는 동일한 수식이 적용된다. 이때, 적용되는 식은 아래와 같다.On the other hand, in the motoring mode or the regenerative mode, the same formula is applied to calculate the power loss of the IGBT module and the diode. At this time, the formula applied is as follows.

먼저, 모터링 모드 또는 회생 모드 시 IGBT 모듈의 전력 손실은 아래 [수학식 3]에서와 같이, Pcond . IGBT 및 PSW , IGBT의 합으로 산출할 수 있다. 여기서, Pcond . IGBT 및 PSW , IGBT는 [수학식 4] 및 [수학식 5]를 이용하여 산출할 수 있다.First, the power loss of the IGBT module in the motoring mode or the regenerative mode is expressed by the following equation (3): P cond . IGBT , P SW , and IGBT . Where P cond . The IGBT , the P SW , and the IGBT can be calculated using Equations (4) and (5).

Figure 112014107200414-pat00003
Figure 112014107200414-pat00003

Figure 112014107200414-pat00004
Figure 112014107200414-pat00004

Figure 112014107200414-pat00005
Figure 112014107200414-pat00005

여기서, Pcond.IGBT는 IGBT의 도통손실, PSW,IGBT는 IGBT의 스위칭손실, PIGBT는 모터링 모드 또는 회생 모드시 IGBT 모듈의 전력 손실, VCE0는 IGBT 모듈의 VCE(sat)전압의 기준 시작 값, I는 상전류의 피크값, m은 출력제어를 위한 PWM 변조지수, cosφ는 역률(전압, 전류의 위상 차), r은 Ic전류와 VCE(sat)의 기울기, fSW는 스위칭 주파수, Eon은 IGBT 모듈의 턴온 손실, Eoff는 IGBT 모듈의 턴 오프 손실, Inom은 기준전류, Vnom은 기준전압, Vdc는 DC 링크 전압을 의미한다. 이때, 역률은 모터링 모드 시 양수, 예를 들어, 1, 회생 모드 시 음수, 예를 들어, -1로 정의될 수 있다.Here, P cond.IGBT the conduction loss of the IGBT, P SW, IGBT is switching losses of an IGBT, the IGBT power loss P of the IGBT module when motoring mode or regeneration mode, V CE0 is V CE (sat) voltage of the IGBT module of the reference starting value, I is the peak value of the phase current, m is a PWM modulation index for the output control, cosφ is the power factor (voltage, phase difference of current), r is I c slope of current and V CE (sat), f SW E on is the turn-on loss of the IGBT module, E off is the turn-off loss of the IGBT module, I nom is the reference current, V nom is the reference voltage, and V dc is the DC link voltage. In this case, the power factor may be defined as a positive number in the motoring mode, for example, 1, and a negative value in the regenerative mode, for example, -1.

손실 계산부(130)는 파워모듈의 IGBT 모듈의 특성 파라미터와 정보 수집부(110)에 의해 수집된 정보를 [수학식 4] 및 [수학식 5]에 적용하여 모터링 모드 또는 회생 모드 시의 IGBT 모듈에 대한 전력 손실을 계산할 수 있다. 이때 계산된 전력 손실은 [W] 단위로 나타낼 수 있다.The loss calculation section 130 applies the characteristic parameters of the IGBT module of the power module and the information collected by the information collection section 110 to the equations (4) and (5) The power loss for the IGBT module can be calculated. The calculated power loss can be expressed in [W] units.

또한, 모터링 모드 또는 회생 모드 시 다이오드의 전력 손실은 아래 [수학식 6]에서와 같이, Pcond . DIODE 및 PSW , DIODE의 합으로 산출할 수 있다. 여기서, Pcond . DIODE 및 PSW,DIODE는 [수학식 7] 및 [수학식 8]을 이용하여 산출할 수 있다.Also, the power loss of the diode in the motoring mode or the regenerative mode can be expressed by the following equation (6): P cond . DIODE , P SW , and DIODE . Where P cond . DIODE , P SW, and DIODE can be calculated using Equation (7) and Equation (8).

Figure 112014107200414-pat00006
Figure 112014107200414-pat00006

Figure 112014107200414-pat00007
Figure 112014107200414-pat00007

Figure 112014107200414-pat00008
Figure 112014107200414-pat00008

여기서, Pcond.DIODE는 다이오드의 도통손실, PSW,DIODE는 다이오드의 스위칭 손실, PDIODE는 모터링 모드 또는 회생 모드시 다이오드의 전력 손실, VT0는 다이오드의 VF 기준 시작 값, I는 상전류의 피크값, rt는 다이오드 IF 전류와 VF의 기울기, m은 출력제어를 위한 PWM 변조지수, cosφ는 역fSW는 스위칭 주파수, Ere0는 다이오드 오프손실, Inom은 기준전류, Vnom은 기준전압, Vdc는 DC 링크 전압을 의미한다. 이때, 역률은 모터링 모드 시 양수(예를 들어, 1), 회생 모드 시 음수(예를 들어, -1)로 정의될 수 있다.Here, P cond.DIODE the conduction loss of the diode, P SW, DIODE the switching loss of the diode, the power loss of the diode P DIODE during motoring mode or regeneration mode, V T0 is the reference starting value V F of the diode, I is the peak value of the phase current, r t is the diode I F slope of the current and the V F, m is PWM modulation index for the output control, cosφ is inverse f SW is the switching frequency, E re0 is diode-off loss, I nom is the reference current, V nom is the reference voltage, and V dc is the DC link voltage. In this case, the power factor may be defined as a positive number (for example, 1) in the motoring mode and a negative value (for example, -1) in the regenerative mode.

손실 계산부(130)는 파워모듈의 다이오드(Diode)의 특성 파라미터와 정보 수집부(110)에 의해 수집된 정보를 [수학식 7] 및 [수학식 8]에 적용하여 모터링 모드 또는 회생 모드 시의 다이오드에 대한 전력 손실을 계산할 수 있다. 이때 계산된 전력 손실은 [W] 단위로 나타낼 수 있다.The loss calculation unit 130 applies the characteristic parameters of the diode of the power module and the information collected by the information collection unit 110 to Equation 7 and Equation 8 to obtain a motoring mode or a regenerative mode The power loss for the diode of the time can be calculated. The calculated power loss can be expressed in [W] units.

일 예로서, 정션온도(Tj)가 125℃인 경우, 각 파라미터들은 아래 [표 1]과 같은 값을 가질 수 있다.As an example, when the junction temperature (T j ) is 125 ° C, each parameter may have a value as shown in Table 1 below.

Figure 112014107200414-pat00009
Figure 112014107200414-pat00009

손실 계산부(130)는 인버터 운전모드에 따라 힐 홀드 모드, 모터링 모드, 회생 모드에 대응하는 IGBT 모듈 및 다이오드 각각에 대한 전력 손실을 계산하고, 계산된 전력 손실값을 임피던스 보상부(140)로 출력한다.The loss calculation unit 130 calculates a power loss for each of the IGBT module and the diode corresponding to the heald hold mode, the motoring mode, and the regenerative mode according to the inverter operation mode, and outputs the calculated power loss value to the impedance compensation unit 140. [ .

본 발명에 따른 예측 장치(100)는 차량 상태에 따른 냉각수 속도(liter per minute, LPM)에 맞게 써멀임피던스를 반영한다. 이때, 냉각수 온도가 낮으면, 냉각수 속도제어장치(electronic water pump, EWP)의 속도가 느려지고, 냉각수의 온도가 높으면 냉각수 속도제어장치가 빠른 속도로 동작하게 된다. The prediction device 100 according to the present invention reflects the thermal impedance according to the cooling water rate (LPM) according to the vehicle condition. At this time, when the cooling water temperature is low, the speed of the electronic water pump (EWP) is slowed down, and when the temperature of the cooling water is high, the cooling water speed control device is operated at high speed.

LPM과 열저항의 관계는 도 4의 그래프와 같이 나타낼 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, LPM은 'liter per minute'의 약자로 분 당 물의 흐름을 나타내는데, 유량이 빠르면 방열이 잘되서 열저항(K1)이 작아 지고, 유량이 느리면 열저항(K1)이 커져서 파워모듈의 온도상승이 크게 나타난다. The relationship between the LPM and the thermal resistance can be shown in the graph of FIG. As shown in FIG. 4, LPM is abbreviation of "liter per minute", which indicates the flow of water per minute. If the flow rate is fast, the heat resistance is good and the thermal resistance K1 is small. If the flow rate is low, The temperature rise of the power module becomes large.

이때, LPM 정보는 EWP라는 펌프의 속도를 읽어서 확인할 수 있다. 따라서, 임피던스 보상부(140)는 차량 상태에 따른 써멀임피던스를 반영하여 임피던스를 보상함으로써 더 정밀한 파워모듈의 정션온도를 예측할 수 있다.At this time, the LPM information can be confirmed by reading the speed of the pump called EWP. Accordingly, the impedance compensating unit 140 can estimate the junction temperature of the power module more accurately by compensating the impedance reflecting the thermal impedance according to the vehicle condition.

일 예로서, 임피던스 보상부(140)는 파워모듈 및 인버터의 냉각 특성에 따라서 RC 모델을 결정한다. RC 모델에서 R 성분은 전력 손실과 곱해져 온도로 표현될 수 있다. 예를 들어, 열저항이 0.2[℃/W]이고 전력 손실이 200[W]이면, 온도는 0.2[℃/W] × 200[W] = 40[℃]로 표현할 수 있다. 한편, RC 모델에서 C 성분은 온도가 올라가는 기울기를 나타낸다. As one example, the impedance compensation unit 140 determines the RC model according to the cooling characteristics of the power module and the inverter. In the RC model, the R component is multiplied by the power loss and can be expressed in terms of temperature. For example, if the thermal resistance is 0.2 [° C / W] and the power loss is 200 [W], the temperature can be expressed as 0.2 [° C / W] × 200 [W] = 40 [° C]. On the other hand, in the RC model, the C component represents the slope of the temperature rise.

이에, 임피던스 보상부(140)는 결정된 RC 모델의 열저항 성분을 보상할 수 있다. 이때, 임피던스 보상부(140)는 냉각수 유량(LPM)에 따라 정의된 열저항 보상비율을 적용하여 RC 모델의 열저항 성분을 보상할 수 있다. 여기서, 열저항 보상비율은 LPM에 따라 달라지는데, LPM 및 열저항 보상비율의 관계는 아래 [표 2]와 같이 나타낼 수 있다.Thus, the impedance compensating unit 140 can compensate the determined thermal resistance component of the RC model. At this time, the impedance compensating unit 140 can compensate the thermal resistance component of the RC model by applying the thermal resistance compensation ratio defined according to the cooling water flow rate (LPM). Here, the thermal resistance compensation ratio varies depending on the LPM, and the relationship between the LPM and the thermal resistance compensation ratio can be expressed as shown in Table 2 below.

Figure 112014107200414-pat00010
Figure 112014107200414-pat00010

또한, 임피던스 보상부(140)는 보상된 열저항 성분과, 손실 계산부(130)로부터 인버터 운전모드에 따라 계산된 IGBT 모듈 및 다이오드 각각에 대한 전력 손실 정보를 이용하여 IGBT 모듈 및 다이오드 각각에 대한 냉각수 온도 보상값을 산출할 수 있다.Also, the impedance compensating unit 140 compensates for the IGBT module and the diode using the compensated thermal resistance component and the power loss information for each of the IGBT module and the diode calculated according to the inverter operation mode from the loss calculating unit 130 The cooling water temperature compensation value can be calculated.

냉각수 온도 보상값은 아래 [수학식 9]를 이용하여 산출할 수 있다.The cooling water temperature compensation value can be calculated using the following equation (9).

Figure 112014107200414-pat00011
Figure 112014107200414-pat00011

여기서, ΔTj 는 냉각수 온도 보상값, Ploss는 전력 손실, Rthj는 열저항, Rth.rate는 열저항 보상비율을 나타낸다.Where ΔT j is the cooling water temperature compensation value, P loss is the power loss, R thj is the thermal resistance, and R th.rate is the thermal resistance compensation ratio.

따라서, 임피던스 보상부(140)는 손실 계산부(130)에 의해 계산된 전력 손실 정보와, 앞서 임피던스 보상부(140)에 의해 산출된 열저항 및 열저항 보상비율을 [수학식 9]에 적용하여 냉각수 온도 보상값을 산출할 수 있다. 임피던스 보상부(140)에 의해 산출된 냉각수 온도 보상값은 모터 주파수 보상을 위해 모터 주파수 보상부(150)로 출력된다.Therefore, the impedance compensation unit 140 applies the power loss information calculated by the loss calculation unit 130 and the thermal resistance and the thermal resistance compensation ratio calculated by the impedance compensation unit 140 to Equation (9) So that the cooling water temperature compensation value can be calculated. The cooling water temperature compensation value calculated by the impedance compensation unit 140 is output to the motor frequency compensation unit 150 for motor frequency compensation.

모터 주파수 보상부(150)는 임피던스 보상부(140)에 의해 산출된 냉각수 온도 보상값에 대하여 모터의 주파수에 따라 발생하는 온도리플을 보상한다.The motor frequency compensating unit 150 compensates the temperature ripple generated according to the frequency of the motor with respect to the cooling water temperature compensation value calculated by the impedance compensating unit 140.

인버터에서 모터 제어를 위해 출력 신호를 PWM 신호로 변환하는데, 이때 모터 주파수에 따라 신호에 온도 리플이 발생한다. 일 예로서, 모터의 주파수가 작으면 그만큼 전력 손실이 크게 나타나고, 특정 주파수, 예를 들어 10Hz 이상이 되면 열평형 상태가 된다. 따라서, 10Hz 이상인 경우에는 모터 주파수에 상관없이 일정한 온도가 된다. 하지만, 모터 주파수가 10Hz 이상인 영역에서의 실제 온도는 10~20% 정도 높게 나오기 때문에, 모터 주파수 보상부(150)는 기준치 이상의 모터 주파수에 대해 미리 정해진 보상값을 적용하여 냉각수 온도 보상값의 온도 리플을 보상하도록 한다.The inverter converts the output signal to a PWM signal for motor control, which causes temperature ripple in the signal depending on the motor frequency. For example, when the frequency of the motor is small, the power loss is large, and when the frequency is a specific frequency, for example, 10 Hz or more, the motor is in a thermal equilibrium state. Therefore, in the case of 10 Hz or more, the temperature becomes constant irrespective of the motor frequency. However, since the actual temperature in the region where the motor frequency is 10 Hz or more is 10 to 20% higher, the motor frequency compensating unit 150 applies the predetermined compensation value to the motor frequency higher than the reference value, .

이에, 모터 주파수 보상부(150)는 온도 리플이 보상된 냉각수 온도 보상값을 정션온도 예측부(160)로 출력한다.Accordingly, the motor frequency compensation unit 150 outputs the cooling water temperature compensation value with the temperature ripple compensated to the junction temperature predicting unit 160.

따라서, 정션온도 예측부(160)는 모터 주파수 보상부(150)로부터 입력된 냉각수 온도 보상값과 인버터의 온도센서(30)로부터 획득한 냉각수 온도를 조합하여 파워모듈의 정션온도를 예측하도록 한다. 여기서, 정션온도 예측부(160)는 아래와 같이 냉각수 온도에 냉각수 온도 보상값을 더하여 산출할 수 있다.Accordingly, the junction temperature predicting unit 160 predicts the junction temperature of the power module by combining the cooling water temperature compensation value input from the motor frequency compensation unit 150 and the cooling water temperature acquired from the temperature sensor 30 of the inverter. Here, the junction temperature predicting unit 160 may calculate the junction temperature by adding the cooling water temperature compensation value to the cooling water temperature as follows.

Figure 112014107200414-pat00012
Figure 112014107200414-pat00012

정션온도 예측부(160)에 의해 예측된 파워모듈의 정션온도는 인버터 제어, 모터 제어 및 차량 제어 등에 다양하게 적용될 수 있다.The junction temperature of the power module predicted by the junction temperature predicting unit 160 may be variously applied to inverter control, motor control, and vehicle control.

한편, 도 2에는 도시하지 않았으나, 본 발명에 따른 예측 장치(100)는 예측 장치(100)의 동작 상태 및 동작 수행 결과 등이 표시되는 디스플레이(미도시)를 더 포함할 수 있다. Although not shown in FIG. 2, the prediction apparatus 100 according to the present invention may further include a display (not shown) in which an operation state of the prediction apparatus 100, an operation result, and the like are displayed.

여기서, 디스플레이는 터치 동작을 감지하는 센서가 구비되는 경우, 출력 장치 이외에도 입력 장치로도 사용될 수 있다. 즉, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 터치 센서가 디스플레이에 구비되는 경우, 디스플레이는 터치 스크린으로 동작하며, 입력부와 출력부가 통합된 형태로 구현될 수 있다.Here, the display may be used as an input device in addition to an output device when a sensor for sensing a touch operation is provided. That is, when a touch sensor such as a touch film, a touch sheet, or a touch pad is provided on the display, the display operates as a touch screen, and the input unit and the output unit may be integrated.

이때, 디스플레이는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 전계 방출 디스플레이(Feld Emission Display, FED), 3차원 디스플레이(3D Display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The display may be a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED), a flexible display, , A field emission display (FED), and a 3D display (3D display).

또한, 본 발명에 따른 예측 장치(100)는 통신부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 통신부는 CAN(Controller Area Network) 통신, LIN(Local Interconnect Network) 통신, 플렉스레이(Flex-Ray) 통신 등의 차량 네트워크 통신을 지원하는 통신모듈을 포함할 수 있다. 또한, 통신부는 무선 인터넷 접속을 위한 모듈 또는 근거리 통신(Short Range Communication)을 위한 모듈을 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 예측 장치(100)는 플래시 메모리(Flash Memory)와 같은 저장매체를 포함하는 저장부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.In addition, the prediction apparatus 100 according to the present invention may further include a communication unit (not shown). Here, the communication unit may include a communication module that supports vehicle network communication such as CAN (Controller Area Network) communication, LIN (Local Interconnect Network) communication, and Flex-Ray communication. The communication unit may include a module for wireless Internet access or a module for short range communication. In addition, the prediction apparatus 100 according to the present invention may further include a storage unit (not shown) including a storage medium such as a flash memory.

본 실시예에 따른 예측 장치(100)는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)에 해당하거나, 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 이에 따라, 인버터 정션온도 예측 장치(100)는 마이크로 프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.
The prediction apparatus 100 according to the present embodiment may correspond to at least one processor or may include at least one or more processors. Accordingly, the inverter junction temperature predicting apparatus 100 can be driven in a form contained in other hardware devices such as a microprocessor or a general-purpose computer system.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 장치의 동작 흐름을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation flow of the apparatus according to the present invention will be described in more detail as follows.

도 5는 본 발명에 따른 인버터 정션온도 예측 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 순서도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 인버터 정션온도 예측 장치는 인버터 정보를 수집하고(S110), 수집된 인버터 정보 및 차량 상태에 근거하여 인버터 운전모드를 결정한다(S120). 이때, 인버터 정션온도 예측 장치는 힐 홀드 모드, 모터링 모드 및 회생 모드 중 어느 하나로 인버터 운전모드를 결정할 수 있다.5 is a flowchart illustrating an operation flow of the inverter junction temperature predicting method according to the present invention. As shown in FIG. 5, the inverter junction temperature predicting apparatus collects inverter information (S110), and determines an inverter operation mode based on the collected inverter information and the vehicle state (S120). At this time, the inverter junction temperature predicting apparatus can determine the inverter operation mode in any one of the heel hold mode, the motoring mode, and the regenerative mode.

만일, 인버터 운전모드가 힐 홀드 모드로 결정된 경우(S130), 인버터 정션온도 예측 장치는 제1 방식을 이용하여 파워모듈의 전력 손실을 계산한다(S140). 여기서, 제1 방식은 상술한 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 이용하여 파워모듈의 IGBT 모듈 및 다이오드 각각에 대한 전력 손실을 산출할 수 있다.If it is determined that the inverter operation mode is the heal hold mode (S130), the inverter junction temperature predicting apparatus calculates the power loss of the power module using the first method (S140). Here, the first scheme can calculate the power loss for each of the IGBT module and the diode of the power module by using the above-described [Equation 1] and [Equation 2].

한편, 'S130' 과정에서 인버터 운전모드가 힐 홀드 모드가 아닌, 모터링 모드 또는 회생 모드로 결정된 경우, 인버터 정션온도 예측 장치는 제2 방식을 이용하여 파워모듈의 전력 손실을 계산한다(S145). 여기서, 제2 방식은 상술한 [수학식 3] 내지 [수학식 5]를 이용하여 IGBT 모듈에 대한 전력 손실을 산출하고, [수학식 6] 내지 [수학식 8]을 이용하여 다이오드에 대한 전력 손실을 산출할 수 있다.If the inverter operation mode is determined to be a motoring mode or a regenerative mode instead of the heel holding mode in step S130, the inverter junction temperature predicting apparatus calculates a power loss of the power module using the second scheme (S145) . Here, the second scheme is to calculate the power loss for the IGBT module by using the above-described [Expression 3] to [Expression 5], and calculate the power loss for the diode using [Expression 6] - [Expression 8] The loss can be calculated.

이와 같이, 인버터 운전모드가 모터링 모드 또는 회생 모드인 경우, 동일한 수식을 적용하여 파워모듈의 전력 손실을 산출하지만, 인버터 운전모드가 힐 홀드 모드인 경우에는 모터링 모드 또는 회생 모드와는 다른 수식을 적용하여 파워모듈의 전력 손실을 산출한다.When the inverter operation mode is the motoring mode or the regenerative mode, the same formula is applied to calculate the power loss of the power module. However, when the inverter operation mode is the heel hold mode, To calculate the power loss of the power module.

이후, 인버터 정션온도 예측 장치는 파워모듈 및 인버터의 냉각 성능에 따른 RC 모델을 적용하고(S150), RC 모델의 열저항 성분을 LPM에 따른 열저항 비율을 적용하여 보상한다(S160). 인버터 정션온도 예측 장치는 'S160' 과정에서 임피던스 보상된 열저항 성분 및 'S140' 또는 'S150' 과정에서 계산된 전력 손실을 이용하여 냉각수 온도 보상값을 산출할 수 있다. 이 경우, 인버터 정션온도 예측 장치는 산출된 냉각수 온도 보상값에 대하여 모터 주파수에 따른 온도 리플을 보상하도록 한다(S170).Then, the inverter junction temperature predicting apparatus applies the RC model according to the cooling performance of the power module and the inverter (S150), and compensates the thermal resistance component of the RC model by applying a thermal resistance ratio according to the LPM (S160). The inverter junction temperature predicting apparatus can calculate the temperature compensation value of the cooling water by using the impedance-compensated thermal resistance component in the process 'S160' and the power loss calculated in the process of 'S140' or 'S150'. In this case, the inverter junction temperature predicting device compensates the temperature ripple according to the motor frequency with respect to the calculated cooling water temperature compensation value (S170).

따라서, 인버터 정션온도 예측 장치는 'S170' 과정에서 보상된 냉각수 온도 보상값을 온도센서에 의해 측정된 냉각수 온도에 적용하여 파워모듈의 정션온도를 예측하도록 한다(S180).
Accordingly, the inverter junction temperature predicting apparatus estimates the junction temperature of the power module by applying the compensated cooling water temperature compensation value in the step 'S170' to the cooling water temperature measured by the temperature sensor (S180).

상기의 과정들은 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체, 즉, 메모리 및/또는 스토리지에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.The above processes may be implemented directly in hardware, software modules executed by a processor, or a combination of the two. The software modules may reside in storage media, such as memory and / or storage, such as RAM memory, flash memory, ROM memory, EPROM memory, EEPROM memory, registers, hard disks, removable disks, CD-ROMs. An exemplary storage medium is coupled to the processor, which is capable of reading information from, and writing information to, the storage medium. Alternatively, the storage medium may be integral with the processor. The processor and the storage medium may reside within an application specific integrated circuit (ASIC). The ASIC may reside within the user terminal. Alternatively, the processor and the storage medium may reside as discrete components in a user terminal.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the essential characteristics of the invention. Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all technical ideas which are equivalent to or equivalent to the claims of the present invention are included in the scope of the present invention .

110: 정보 수집부 120: 모드 결정부
130: 손실 계산부 140: 임피던스 보상부
150: 모터 주파수 보상부 160: 정션온도 예측부110: information collecting unit 120: mode determining unit
130: loss calculation unit 140: impedance compensation unit
150: motor frequency compensation unit 160: junction temperature predicting unit

Claims (16)

차량의 주행 상태에 따라 모터링 모드, 회생 모드 및 힐 홀드 모드 중 어느 하나의 인버터 운전모드를 결정하는 모드 결정부;
상기 결정된 인버터 운전모드에 대응하여 파워모듈을 구성하는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor) 모듈 및 다이오드(Diode) 각각의 전력 손실을 산출하는 손실 계산부;
냉각수 유량에 따라 정의된 열저항 보상비율을 적용하여 상기 파워모듈의 열저항 성분을 보상하고, 상기 보상된 열저항 성분과 상기 산출된 각 전력 손실을 이용하여 상기 IGBT 모듈 및 다이오드 각각에 대한 냉각수 온도 보상값을 산출하는 임피던스 보상부;
상기 산출된 냉각수 온도 보상값에 대하여 모터의 주파수에 따라 발생하는 온도리플을 보상하는 모터 주파수 보상부; 및
상기 보상된 냉각수 온도 보상값 및 상기 인버터 내에 배치된 온도센서로부터 획득한 냉각수 온도를 조합하여 상기 파워모듈의 정션온도를 예측하는 정션온도 예측부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 장치.A mode determination unit for determining an inverter operation mode of the motoring mode, the regenerative mode, and the heel hold mode according to the running state of the vehicle;
A loss calculation unit for calculating a power loss of each of an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT) module and a diode constituting a power module corresponding to the determined inverter operation mode;
The IGBT module and the diode are cooled by applying a defined thermal resistance compensation ratio according to the cooling water flow rate to compensate the thermal resistance component of the power module and using the compensated thermal resistance component and the calculated power loss, An impedance compensator for calculating a compensation value;
A motor frequency compensation unit for compensating a temperature ripple generated according to a frequency of the motor with respect to the calculated cooling water temperature compensation value; And
A junction temperature predicting unit for predicting the junction temperature of the power module by combining the compensated cooling water temperature compensation value and the cooling water temperature acquired from the temperature sensor disposed in the inverter,
Wherein the inverter junction temperature estimating apparatus includes: 청구항 1에 있어서,
상기 모드 결정부는,
차량이 가속 또는 정속으로 주행 시 상기 인버터 운전모드를 모터링 모드로 결정하고, 차량이 감속 또는 내리막 길 주행 시 상기 인버터 운전모드를 회생 모드로 결정하며, 차량이 언덕에서 정지 또는 출발 시에는 상기 인버터 운전모드를 힐 홀드 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 장치.The method according to claim 1,
Wherein the mode determination unit determines,
The inverter operation mode is determined as a motoring mode when the vehicle is traveling at an accelerated or constant speed and the inverter operation mode is determined as a regeneration mode when the vehicle is decelerating or traveling downhill, And determines the operation mode as a heal-hold mode. 청구항 1에 있어서,
상기 손실 계산부는,
상기 힐 홀드 모드 시, 상전류의 피크값, IGBT 모듈의 전압에 대한 기준시작값, 컬렉터 전류와 컬렉터-에미터간 전압의 기울기, IGBT 모듈의 턴 온 손실, IGBT 모듈의 턴 오프 손실, 기준전류값, 기준전압값, 인버터 입력전?값 및 스위칭 주파수를 이용하여 IGBT 모듈의 전력손실을 산출하고,
상전류의 피크값, 다이오드의 전압에 대한 기준시작값, 다이오드의 전류와 전압에 대한 기울기, IGBT 모듈의 턴 오프 손실, 기준 전류값, 기준 전압값, 인버터 입력전?값 및 스위칭 주파수를 이용하여 다이오드의 전력손실을 산출하는 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 장치.The method according to claim 1,
Wherein the loss calculator comprises:
In the heal hold mode, the peak value of the phase current, the reference start value for the voltage of the IGBT module, the slope of the collector current and the collector-emitter voltage, the turn-on loss of the IGBT module, The power loss of the IGBT module is calculated using the reference voltage value, the inverter input voltage value and the switching frequency,
The reference current value, the reference current value, the reference current value, and the switching frequency of the IGBT module, the peak value of the phase current, the reference start value of the diode voltage, the slope of the diode current and voltage, Of the inverter junction temperature estimating apparatus. 청구항 1에 있어서,
상기 손실 계산부는,
상기 모터링 모드 또는 회생 모드 시, 상전류의 피크값, IGBT 모듈의 전압에 대한 기준시작값, 컬렉터 전류와 컬렉터-에미터간 전압의 기울기, IGBT 모듈의 턴 온 손실, IGBT 모듈의 턴 오프 손실, 기준 전류값, 기준 전압값, DC 링크 전압값, 스위칭 주파수, PWM 변조 지수 및 역률을 이용하여 IGBT 모듈의 전력손실을 산출하고,
상전류의 피크값, 다이오드의 전압에 대한 기준시작값, 다이오드의 전류와 전압에 대한 기울기, 다이오드의 오프 손실, 기준 전류값, 기준 전압값, 스위칭 주파수, DC 링크 전압값, PWM 변조 지수 및 역률을 이용하여 다이오드의 전력손실을 산출하는 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 장치.The method according to claim 1,
Wherein the loss calculator comprises:
The peak value of the phase current, the reference start value for the voltage of the IGBT module, the slope of the collector current and the collector-emitter voltage, the turn-on loss of the IGBT module, the turn-off loss of the IGBT module, The power loss of the IGBT module is calculated using the current value, the reference voltage value, the DC link voltage value, the switching frequency, the PWM modulation index and the power factor,
The reference current value, the reference current value, the switching frequency, the DC link voltage value, the PWM modulation index, and the power factor of the diode, the peak value of the phase current, the reference start value for the diode voltage, To calculate the power loss of the diode. 청구항 4에 있어서,
상기 모터링 모드는 상기 역률이 (+) 성분이고,
상기 회생 모드는 상기 역률이 (-) 성분인 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 장치.The method of claim 4,
The motoring mode is characterized in that the power factor is a (+) component,
Wherein the regenerative mode is a negative (-) component of the power factor. 청구항 1에 있어서,
상기 임피던스 보상부는,
상기 파워모듈 및 인버터의 냉각 특성에 따라서 RC 모델을 결정하고, 상기 결정된 RC 모델의 열저항 성분을 보상하는 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 장치.The method according to claim 1,
Wherein the impedance compensator comprises:
Wherein the RC model is determined according to the cooling characteristics of the power module and the inverter, and the thermal resistance component of the determined RC model is compensated. 청구항 1에 있어서,
상기 모터 주파수 보상부는,
기준치 이상의 모터 주파수에 대해 미리 정해진 보상값을 적용하여 상기 산출된 냉각수 온도 보상값의 온도리플을 보상하는 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 장치.The method according to claim 1,
Wherein the motor frequency compensation unit comprises:
And compensates the temperature ripple of the calculated cooling water temperature compensation value by applying a predetermined compensation value to a motor frequency higher than a reference value. 청구항 1에 있어서,
상기 정션온도 예측부는,
상기 냉각수 온도 및 상기 보상된 냉각수 온도 보상값을 더하여 상기 파워모듈의 정션온도를 예측하는 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 장치.The method according to claim 1,
Wherein the junction temperature predicting unit includes:
Wherein the junction temperature prediction unit predicts the junction temperature of the power module by adding the cooling water temperature and the compensated cooling water temperature compensation value. 청구항 1에 있어서,
상기 인버터 정션온도 예측 장치는,
상기 인버터의 DC 링크 전압, 스위칭 주파수, 모터속도, 모터전류 및 지령토크 중 적어도 하나의 인버터 정보를 수집하는 정보 수집부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 장치.The method according to claim 1,
The inverter junction temperature predicting apparatus comprises:
Further comprising an information collecting unit for collecting at least one inverter information of the DC link voltage, the switching frequency, the motor speed, the motor current, and the command torque of the inverter. 차량의 주행 상태에 따라 모터링 모드, 회생 모드 및 힐 홀드 모드 중 어느 하나의 인버터 운전모드를 결정하는 단계;
상기 결정된 인버터 운전모드에 대응하여 파워모듈을 구성하는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor) 모듈 및 다이오드(Diode) 각각의 전력 손실을 산출하는 단계;
냉각수 유량에 따라 정의된 열저항 보상비율을 적용하여 상기 파워모듈의 열저항 성분을 보상하고, 상기 보상된 열저항 성분과 상기 산출된 각 전력 손실을 이용하여 상기 IGBT 모듈 및 다이오드 각각에 대한 냉각수 온도 보상값을 산출하는 단계;
상기 산출된 냉각수 온도 보상값에 대하여 모터의 주파수에 따라 발생하는 온도리플을 보상하는 단계; 및
상기 보상된 냉각수 온도 보상값 및 상기 인버터 내에 배치된 온도센서로부터 획득한 냉각수 온도를 조합하여 상기 파워모듈의 정션온도를 예측하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 방법.Determining an inverter operation mode of a motoring mode, a regenerative mode, and a heel hold mode according to a running state of the vehicle;
Calculating an electric power loss of each of an IGBT (insulated gate bipolar mode transistor) module and a diode that constitute a power module corresponding to the determined inverter operation mode;
The IGBT module and the diode are cooled by applying a defined thermal resistance compensation ratio according to the cooling water flow rate to compensate the thermal resistance component of the power module and using the compensated thermal resistance component and the calculated power loss, Calculating a compensation value;
Compensating a temperature ripple occurring according to a frequency of the motor with respect to the calculated cooling water temperature compensation value; And
Estimating a junction temperature of the power module by combining the compensated cooling water temperature compensation value and a cooling water temperature acquired from a temperature sensor disposed in the inverter
Wherein the inverter junction temperature estimating method comprises: 청구항 10에 있어서,
상기 인버터 운전모드를 결정하는 단계는,
차량이 가속 또는 정속으로 주행 시 상기 인버터 운전모드를 모터링 모드로 결정하고, 차량이 감속 또는 내리막 길 주행 시 상기 인버터 운전모드를 회생 모드로 결정하며, 차량이 언덕에서 정지 또는 출발 시에는 상기 인버터 운전모드를 힐 홀드 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 방법.The method of claim 10,
Wherein the step of determining the inverter operation mode comprises:
The inverter operation mode is determined as a motoring mode when the vehicle is traveling at an accelerated or constant speed and the inverter operation mode is determined as a regeneration mode when the vehicle is decelerating or traveling downhill, And determining the operation mode as a heal-hold mode. 청구항 10에 있어서,
상기 전력 손실을 산출하는 단계는,
상기 힐 홀드 모드 시, 상전류의 피크값, 컬렉터-에미터간 전압의 기준시작값, 컬렉터 전류와 컬렉터-에미터간 전압의 기울기, 턴 온 손실, 턴 오프 손실, 기준 전류값, 기준 전압값 및 스위칭 주파수를 이용하여 IGBT 모듈의 전력손실을 산출하는 단계; 및
상전류의 피크값, 출력 전압값, 전류와 전압의 기울기, 턴 오프 손실, 기준 전류값, 기준 전압값, 충전 전압값 및 스위칭 주파수를 이용하여 다이오드의 전력손실을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 방법.The method of claim 10,
Wherein the calculating the power loss comprises:
In the heal hold mode, the peak value of the phase current, the reference start value of the collector-emitter voltage, the slope of the collector current and the collector-emitter voltage, the turn-on loss, the turn-off loss, the reference current value, Calculating a power loss of the IGBT module using the IGBT module; And
Calculating a power loss of the diode using the peak value of the phase current, the output voltage value, the slope of the current and the voltage, the turnoff loss, the reference current value, the reference voltage value, the charging voltage value, and the switching frequency. A method for predicting inverter junction temperature. 청구항 10에 있어서,
상기 전력 손실을 산출하는 단계는,
상기 모터링 모드 또는 회생 모드 시, 상전류의 피크값, 컬렉터-에미터간 전압의 기준시작값, 컬렉터 전류와 컬렉터-에미터간 전압의 기울기, 턴 온 손실, 턴 오프 손실, 기준 전류값, 기준 전압값, DC 링크 전압값, 스위칭 주파수, PWM 변조 지수 및 역률을 이용하여 IGBT 모듈의 전력손실을 산출하는 단계; 및
상전류의 피크값, 출력 전압값, 전류와 전압의 기울기, 손실, 기준 전류값, 기준 전압값, 스위칭 주파수, DC 링크 전압값, PWM 변조 지수 및 역률을 이용하여 다이오드의 전력손실을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 방법.The method of claim 10,
Wherein the calculating the power loss comprises:
In the motoring mode or the regenerative mode, the peak value of the phase current, the reference start value of the collector-emitter voltage, the slope of the collector current and the collector-emitter voltage, the turn-on loss, the turn- Calculating a power loss of the IGBT module using the DC link voltage value, the switching frequency, the PWM modulation index, and the power factor; And
The step of calculating the power loss of the diode using the peak value of the phase current, the output voltage value, the slope and loss of the current and voltage, the reference current value, the reference voltage value, the switching frequency, the DC link voltage value, the PWM modulation index and the power factor The inverter junction temperature estimating method comprising the steps of: 청구항 13에 있어서,
상기 모터링 모드는 상기 역률이 (+) 성분이고,
상기 회생 모드는 상기 역률이 (-) 성분인 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 방법.14. The method of claim 13,
The motoring mode is characterized in that the power factor is a (+) component,
Wherein the regenerative mode is characterized in that the power factor is a negative component. 청구항 10에 있어서,
상기 냉각수 온도 보상값을 산출하는 단계는,
상기 파워모듈 및 인버터의 냉각 특성에 따라서 RC 모델을 결정하는 단계; 및
상기 열저항 보상비율을 적용하여 상기 결정된 RC 모델의 열저항 성분을 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 방법.The method of claim 10,
The step of calculating the cooling water temperature compensation value includes:
Determining an RC model according to cooling characteristics of the power module and the inverter; And
And compensating the thermal resistance component of the determined RC model by applying the thermal resistance compensation ratio. 청구항 10에 있어서,
상기 파워모듈의 정션온도를 예측하는 단계는,
상기 냉각수 온도에 상기 보상된 냉각수 온도 보상값을 더한 값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 정션온도 예측 방법.
The method of claim 10,
Wherein the step of predicting the junction temperature of the power module comprises:
And calculating a value obtained by adding the compensated cooling water temperature compensation value to the cooling water temperature.
KR1020140153937A 2014-11-06 2014-11-06 Apparatus and method for predicting junction temperature for inverter KR101567256B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140153937A KR101567256B1 (en) 2014-11-06 2014-11-06 Apparatus and method for predicting junction temperature for inverter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140153937A KR101567256B1 (en) 2014-11-06 2014-11-06 Apparatus and method for predicting junction temperature for inverter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101567256B1 true KR101567256B1 (en) 2015-11-13

Family

ID=54610249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140153937A KR101567256B1 (en) 2014-11-06 2014-11-06 Apparatus and method for predicting junction temperature for inverter

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101567256B1 (en)

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170104735A (en) * 2016-03-08 2017-09-18 엘에스산전 주식회사 Apparatus for estimating junction temperature of IGBT module
KR20170119507A (en) * 2016-04-19 2017-10-27 엘에스산전 주식회사 Apparatus for determining parameter when estimating temperature of switching element in inverter
KR20180069987A (en) 2016-12-15 2018-06-26 현대자동차주식회사 Controlling method for junction temperature of power module of vehicle
KR20180069954A (en) 2016-12-15 2018-06-26 현대자동차주식회사 Method for measuring junction temperature of power module
CN108572306A (en) * 2018-04-04 2018-09-25 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） The thermo-resistance measurement circuit and method of inverse conductivity type IGBT
US10209145B2 (en) 2016-09-01 2019-02-19 Hyundai Motor Company Failure diagnosis method and system of temperature sensor of switch device
KR20190089659A (en) * 2018-01-23 2019-07-31 엘지전자 주식회사 Apparatus and method for driving inverter
CN110133465A (en) * 2019-05-16 2019-08-16 上海金脉电子科技有限公司 The calculation method and system of IGBT module junction temperature
WO2020013457A1 (en) * 2018-07-12 2020-01-16 엘지전자 주식회사 Inverter device for electric vehicle, and method thereof
CN111244899A (en) * 2020-01-17 2020-06-05 苏州挚远电气科技有限公司 Real-time junction temperature calculation method for servo driver power module
CN111767673A (en) * 2020-05-19 2020-10-13 东莞南方半导体科技有限公司 IGBT junction temperature measuring method and device, computer equipment and storage medium
KR20210133375A (en) 2020-04-28 2021-11-08 현대자동차주식회사 Method and apparatus for estimating junction temperature of power semiconductor device in power module
CN113722873A (en) * 2020-05-26 2021-11-30 株洲中车时代电气股份有限公司 Method and system for calculating chip junction temperature in real time based on ambient temperature and power loss
CN113760033A (en) * 2021-09-08 2021-12-07 中国电子科技集团公司第二十四研究所 Packaging structure of voltage reference chip and output voltage temperature compensation method
CN114442694A (en) * 2021-12-31 2022-05-06 重庆长安新能源汽车科技有限公司 Self-calibration silicon carbide motor controller junction temperature estimation method
KR20220085395A (en) 2020-12-15 2022-06-22 현대자동차주식회사 System and method for estimating vehicle battery charging time using big data
CN116053662A (en) * 2023-04-03 2023-05-02 深圳市创诺新电子科技有限公司 Thermal management control method and system for mobile energy storage power supply
CN116068453A (en) * 2023-03-20 2023-05-05 广州锐速智能科技股份有限公司 Method and system for detecting IGBT high-power supply module for direct-current ecology
WO2023128737A1 (en) * 2022-01-03 2023-07-06 엘지이노텍 주식회사 Power conversion device
KR20230161259A (en) 2022-05-18 2023-11-27 한국전기연구원 Method for simulating performance of power conversion system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008167612A (en) 2006-12-29 2008-07-17 Hitachi Ltd Series hybrid vehicle, motor controller, motor drive system, and motor control method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008167612A (en) 2006-12-29 2008-07-17 Hitachi Ltd Series hybrid vehicle, motor controller, motor drive system, and motor control method

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102520851B1 (en) * 2016-03-08 2023-04-11 엘에스일렉트릭(주) Apparatus for estimating junction temperature of IGBT module
KR20170104735A (en) * 2016-03-08 2017-09-18 엘에스산전 주식회사 Apparatus for estimating junction temperature of IGBT module
KR20170119507A (en) * 2016-04-19 2017-10-27 엘에스산전 주식회사 Apparatus for determining parameter when estimating temperature of switching element in inverter
KR102469942B1 (en) 2016-04-19 2022-11-22 엘에스일렉트릭(주) Apparatus for determining parameter when estimating temperature of switching element in inverter
US10209145B2 (en) 2016-09-01 2019-02-19 Hyundai Motor Company Failure diagnosis method and system of temperature sensor of switch device
KR20180069987A (en) 2016-12-15 2018-06-26 현대자동차주식회사 Controlling method for junction temperature of power module of vehicle
KR20180069954A (en) 2016-12-15 2018-06-26 현대자동차주식회사 Method for measuring junction temperature of power module
US10697836B2 (en) 2016-12-15 2020-06-30 Hyundai Motor Company System and method for measuring junction temperature of power module
KR20190089659A (en) * 2018-01-23 2019-07-31 엘지전자 주식회사 Apparatus and method for driving inverter
KR102101901B1 (en) * 2018-01-23 2020-04-17 엘지전자 주식회사 Apparatus and method for driving inverter
CN108572306B (en) * 2018-04-04 2020-05-22 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） Thermal resistance testing circuit and method of reverse conducting IGBT
CN108572306A (en) * 2018-04-04 2018-09-25 中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室）） The thermo-resistance measurement circuit and method of inverse conductivity type IGBT
WO2020013457A1 (en) * 2018-07-12 2020-01-16 엘지전자 주식회사 Inverter device for electric vehicle, and method thereof
CN110133465A (en) * 2019-05-16 2019-08-16 上海金脉电子科技有限公司 The calculation method and system of IGBT module junction temperature
CN110133465B (en) * 2019-05-16 2021-11-30 上海金脉电子科技有限公司 Method and system for calculating junction temperature of IGBT module
CN111244899B (en) * 2020-01-17 2021-11-23 苏州挚远电气科技有限公司 Real-time junction temperature calculation method for servo driver power module
CN111244899A (en) * 2020-01-17 2020-06-05 苏州挚远电气科技有限公司 Real-time junction temperature calculation method for servo driver power module
US11953386B2 (en) 2020-04-28 2024-04-09 Hyundai Motor Company Method and system for estimating junction temperature of power semiconductor device of power module
KR20210133375A (en) 2020-04-28 2021-11-08 현대자동차주식회사 Method and apparatus for estimating junction temperature of power semiconductor device in power module
CN111767673A (en) * 2020-05-19 2020-10-13 东莞南方半导体科技有限公司 IGBT junction temperature measuring method and device, computer equipment and storage medium
CN113722873A (en) * 2020-05-26 2021-11-30 株洲中车时代电气股份有限公司 Method and system for calculating chip junction temperature in real time based on ambient temperature and power loss
KR20220085395A (en) 2020-12-15 2022-06-22 현대자동차주식회사 System and method for estimating vehicle battery charging time using big data
CN113760033A (en) * 2021-09-08 2021-12-07 中国电子科技集团公司第二十四研究所 Packaging structure of voltage reference chip and output voltage temperature compensation method
CN114442694A (en) * 2021-12-31 2022-05-06 重庆长安新能源汽车科技有限公司 Self-calibration silicon carbide motor controller junction temperature estimation method
WO2023128737A1 (en) * 2022-01-03 2023-07-06 엘지이노텍 주식회사 Power conversion device
KR20230161259A (en) 2022-05-18 2023-11-27 한국전기연구원 Method for simulating performance of power conversion system
CN116068453A (en) * 2023-03-20 2023-05-05 广州锐速智能科技股份有限公司 Method and system for detecting IGBT high-power supply module for direct-current ecology
CN116053662A (en) * 2023-04-03 2023-05-02 深圳市创诺新电子科技有限公司 Thermal management control method and system for mobile energy storage power supply

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101567256B1 (en) Apparatus and method for predicting junction temperature for inverter
JP5880734B2 (en) Semiconductor chip temperature estimation device and overheat protection device
US20210359348A1 (en) Switch control device and method, motor controller, and battery pack heating control system
JP6468401B2 (en) Temperature abnormality detection method for power conversion device and temperature abnormality detection device for power conversion device
CN105846752B (en) The drop volume of power inverter module controls
JP5144406B2 (en) Power conversion device and elevator control device
CN106257251B (en) Method for estimating junction temperature of converter of vehicle
US9030851B2 (en) DC bus voltage control method and system
KR102101901B1 (en) Apparatus and method for driving inverter
KR20140072157A (en) Power conversion device
CN113050724B (en) Train traction control method and system based on IGBT device operation real-time junction temperature
WO2018051719A1 (en) Inverter apparatus and vehicle electric compressor provided with same
EP3358730B1 (en) Power conversion apparatus and power conversion method
JP2013141336A (en) Motor control device and air conditioner
Ma et al. Method of junction temperature estimation and over temperature protection used for electric vehicle's IGBT power modules
JP6299368B2 (en) Semiconductor device temperature estimation device
KR20140047758A (en) System and method for measuring the temperature of power semiconductor, and storage medium thereof
JP2018117400A (en) Driving device for vehicle, and vehicle
JP6277114B2 (en) Power converter
JP2012252887A (en) Temperature adjusting control system considering heat amount from external environment
KR102484878B1 (en) Temperature estimation system and method for switching device
JPWO2016170584A1 (en) Power converter
WO2021106175A1 (en) Power conversion device and machine learning device
Liu et al. An investigation on IGBT junction temperature estimation using online regression method
JP6957383B2 (en) Power converter

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181030

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191029

Year of fee payment: 5