KR20210133375A - 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법 및 장치 - Google Patents

파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

냉각을 위한 히트 싱크에 인접 배치되며, 온도 센서를 구비하는 제1 전력 반도체 소자와 상기 제1 전력 반도체 소자에 인접 배치되며 온도 센서를 구비하지 않는 제2 전력 반도체 소자를 포함하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법이 개시된다. 상기 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법은, 상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실 및 열저항을 기반으로 상기 제1 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하는 단계; 상기 제2 전력 반도체 소자의 파워 손실 및 열저항을 기반으로 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하는 단계; 상기 온도 센서에서 센싱된 센싱 온도에 상기 제1 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 차감하여 상기 히트 싱크의 온도 예측값을 연산하는 단계; 및 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값에 상기 히트 싱크의 온도 예측값을 합산하여 최종적으로 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING JUNCTION TEMPERATURE OF POWER SEMICONDUCTOR DEVICE IN POWER MODULE}
본 발명은 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파워 모듈에 냉각수를 공급하는 냉각 시스템에 이상이 발생한 경우에도 내장 온도 센서를 구비하지 않은 전력 반도체 소자의 정션 온도를 적절하게 추정할 수 있는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 모터 구동을 위해서는 직류 전력을 변환하여 삼상의 교류 전력을 생성하는 인버터가 필요하다. 인버터에는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)와 다이오드와 같이 스위칭 동작을 수행하는 전력 반도체 소자가 포함된 파워 모듈이 구비된다. 파워 모듈의 전력 반도체 소자들은 소손 방지 및 내구 수명을 유지하기 위해서 사전 설정된 최대 허용 온도 이내로 관리되어야 한다.
종래에 파워 모듈에 대한 온도 관리는, 파워 모듈 내 전력 반도체 소자의 스위칭 주파수, 전류, 전압 등에 기반하여 해당 전력 반도체 소자의 정션 온도를 추정하는 열모델을 적용하여 이루어졌다. 본 출원의 출원인에 의해 기 출원된 한국공개특허 제10-2018-0069954호에는 이러한 열모델을 적용한 전력 반도체 소자의 정션 온도 측정 기술이 개시된다.
이러한 종래의 열모델을 이용한 전력 반도체 소자의 정션 온도 추정 기법에서는 전력 반도체 소자를 냉각하기 위해 공급되는 냉각수의 온도를 정션 온도 추정에 적용하게 된다. 냉각수의 온도는 주로 냉각수가 공급되는 냉각수 통로의 입구 부분에 설치된 냉각수 온도 센서에 의해 측정이 되므로 실제 냉각수가 파워 모듈이 설치된 위치까지 제대로 공급되지 못하여 파워 모듈의 온도가 상승하는 경우에도 정션 온도 추정치는 이러한 온도 상승을 제대로 반영하지 못하는 문제가 발생한다.
특히, 최근 상용화된 전력 반도체 소자 중 IGBT는 내장된 온도 센서를 구비하여 냉각수 공급 이상에 따른 온도 상승을 쉽게 검출할 수 있으나, 다른 전력 반도체 소자인 다이오드는 온도 센서를 내장하지 못하므로 냉각수 공급 이상에 따른 온도 상승이 발생하는 경우에도 여전히 정션 온도를 낮게 예측하여 소손 및 파워 모듈의 내구 수명을 감소시키는 문제가 발생하게 된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2018-0069954 A KR 10-1567256 B1 KR 10-2014-0047758 A
이에 본 발명은, 파워 모듈에 냉각수를 공급하는 냉각 시스템에 이상이 발생한 경우에도 내장 온도 센서를 구비하지 않은 전력 반도체 소자의 정션 온도를 적절하게 추정할 수 있는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법 및 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
냉각을 위한 히트 싱크에 인접 배치되며, 온도 센서를 구비하는 제1 전력 반도체 소자와 상기 제1 전력 반도체 소자에 인접 배치되며 온도 센서를 구비하지 않는 제2 전력 반도체 소자를 포함하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법에 있어서,
상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실 및 열저항을 기반으로 상기 제1 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하는 단계;
상기 제2 전력 반도체 소자의 파워 손실 및 열저항을 기반으로 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하는 단계;
상기 온도 센서에서 센싱된 센싱 온도에 상기 제1 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 차감하여 상기 히트 싱크의 온도 예측값을 연산하는 단계; 및
상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값에 상기 히트 싱크의 온도 예측값을 합산하여 최종적으로 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도를 결정하는 단계;
를 포함하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하는 단계는, 상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출하는 단계; 및 상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실에 상기 제1 전력 반도체 소자의 사전 설정된 열저항을 승산하여 상기 제1 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출하는 단계는, 상기 파워 모듈의 작동에 관련된 복수의 파라미터를 변수로 하는 사전 결정된 파워 손실 연산식을 이용하여 상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 전력 반도체 소자의 열저항은, 상기 히트 싱크에 흐르는 냉각수 유량 별로 상기 제1 전력 반도체 소자의 온도 변화를 측정하는 방식으로 사전에 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하는 단계는, 상기 제2 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출하는 단계; 및 상기 제2 전력 반도체 소자의 파워 손실에 상기 제2 전력 반도체 소자의 사전 설정된 열저항을 승산하여 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출하는 단계는, 상기 파워 모듈의 작동에 관련된 복수의 파라미터를 변수로 하는 사전 결정된 파워 손실 연산식을 이용하여 상기 제2 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 전력 반도체 소자의 열저항은, 상기 히트 싱크에 흐르는 냉각수 유량 별로 상기 제2 전력 반도체 소자의 온도 변화를 사전 측정하는 방식으로 사전에 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 최종적으로 결정된 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도가 사전 설정된 기준값 보다 큰 경우, 상기 파워 모듈의 동작을 디레이팅 하거나 상기 파워 모듈의 동작을 중지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 전력 반도체 소자는 IGBT이고 상기 제2 전력 반도체 소자는 다이오드일 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
냉각을 위한 히트 싱크에 인접 배치되며, 온도 센서를 구비하는 제1 전력 반도체 소자와 상기 제1 전력 반도체 소자에 인접 배치되며 온도 센서를 구비하지 않는 제2 전력 반도체 소자를 포함하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 장치에 있어서,
상기 파워 모듈의 작동에 관련된 복수의 파라미터를 변수로 하는 사전 결정된 제1 및 제2 전력 반도체 소자의 각각의 파워 손실 연산식 및 상기 히트 싱크에 흐르는 냉각수 유량 별로 상기 제1 및 제2 전력 반도체 소자의 온도 변화를 측정하는 방식으로 사전에 각각 결정된 상기 제1 및 제2 전력 반도체 소자의 열저항을 저장하는 메모리; 및
상기 메모리에 저장된 정보 및 상기 온도 센서의 센싱 온도에 기반하여 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도를 결정하는 프로세서를 포함하며,
상기 프로세서는,
상기 파워 모듈의 작동에 관련된 파라미터를 입력 받아 상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출하고, 상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실 및 열저항을 기반으로 상기 제1 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하고,
상기 파워 모듈의 작동에 관련된 파라미터를 입력 받아 상기 제2 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출하고, 상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실 및 열저항을 기반으로 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하며,
상기 제1 전력 반도체 소자에 구비된 온도 센서에서 센싱된 센싱 온도에 상기 제1 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 차감하여 상기 히트 싱크의 온도 예측값을 연산하고,
상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값에 상기 히트 싱크의 온도 예측값을 합산하여 최종적으로 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도를 결정하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 메모리는, 상기 제2 전력 반도체 소자와 비교하기 위한 사전 설정된 기준값을 저장하며, 상기 프로세서는, 상기 최종적으로 결정된 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도가 상기 기준값 보다 큰 경우, 상기 파워 모듈의 동작을 디레이팅 하거나 상기 파워 모듈의 동작을 중지시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 전력 반도체 소자는 IGBT이고 상기 제2 전력 반도체 소자는 다이오드일 수 있다.
상기 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법 및 장치에 따르면, 온도 센서를 내장하는 전력 반도체 소자의 열모델과 온도 센서의 센싱 온도를 활용하여 파워 모듈을 냉각하기 위한 히트 싱크의 온도를 도출하고, 도출된 히트 싱크의 온도를 온도 센서를 내장하지 않은 전력 반도체 소자 정션 온도 예측에 활용함으로써, 온도 센서를 내장하지 않은 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측의 정확도를 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법 및 장치에 따르면, 파워 모듈의 히트 싱크로 냉각수를 제공하는 시스템에 문제가 발생하여 히트 싱크의 온도가 정확하게 검출되지 않는 상태에서도 온도 센서를 내장하지 않은 전력 반도체 소자의 정션 온도를 정상적으로 예측할 수 있어 전력 반도체 소자의 정션 온도의 과온을 정확히 파악할 수 있으므로, 정션 온도 과온에 따른 소자 파손 또는 동작 중단 및 내구 수명 저하를 예방할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 도 1은 본 발명의 여러 실시형태가 적용되는 파워 모듈의 일부분을 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 여러 실시형태가 적용되는 파워 모듈의 일부의 예를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 어려 실시형태가 적용되는 파워 모듈 냉각 시스템을 간략히 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 장치를 도시한 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법 및 장치를 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명의 여러 실시형태가 적용되는 파워 모듈의 구조에 대해 간략하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 여러 실시형태가 적용되는 파워 모듈의 일부분을 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명의 여러 실시형태가 적용되는 파워 모듈의 일부의 예를 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 파워 모듈(10)은, 기판(13) 상에 배치되는 복수의 IGBT(11)와 다이오드(12)를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시되지는 않았지만, IGBT(11)와 다이오드(12)는 기판(13)에 형성된 도전 패턴 등에 의해 구현된 전력 라인으로 상호 전기적으로 연결될 수 있으며, 이 전력 라인은 도 2에 도시된 것과 같은 전력 리드(14)를 통해 외부의 다른 전기 부품과 전력을 주고 받을 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, IGBT(11)와 다이오드(12)는 와이어 연결을 통해 신호 리드(15)와 연결되어 제어를 위한 신호를 외부로부터 제공 받을 수 있다.
이러한, 파워 모듈(10)은 기판(13)의 하부에 기판(13)과 밀착하도록 히트 싱크(20)와 인접하여 배치될 수 있다. 히트 싱크(20) 내는 파워 모듈의 온도를 낮추어 주기 위한 냉각수가 흐를 수 있다. 도 2에서 히트 싱크로(20)는 기판(13)의 하부에 하나 설치되는 것으로 도시되고 있으나, 당 기술 분야에는 다양한 방식의 냉각 구조가 알려져 있으며 도 2의 예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 히트 싱크(20)로 흐르는 냉각수의 유량 및 온도는 파워 모듈(10) 내 전력 반도체 소자(11, 12)의 정션 온도를 예측하는데 적용될 수 있으며 이에 대해서는 후술하기로 한다.
도 1 및 도 2에서 제1 전력 반도체 소자에 해당하는 IGBT(11)는 소자 내부에 자체적인 온도 센서(111)를 구비하는 소자이다. 따라서, 제1 전력 반도체 소자(11)의 정션 온도는 온도 센서(111)에 의해 센싱된 센싱값이 될 수 있다.
한편, 제2 전력 반도체 소자에 해당하는 다이오드(12)는 소자 내부에 온도 센서를 내장하지 않는 소자로서, 온도 추정 기법에 의한 연산을 통해 정션 온도를 추정하여야 한다. 종래의 정션 온도 추정 기법에서는 히트 싱크(20)에 흐르는 냉각수의 온도가 정션 온도 연산을 위해 중요하게 사용되는데, 정션 온도 추정을 위한 연산에서 적용되는 냉각수의 온도가 실제 파워 모듈과 히트 싱크의 접촉 영역에 흐르는 온도와 차이가 나는 경우 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 추정이 부정확해지는 문제가 발생한다.
도 3은 본 발명의 어려 실시형태가 적용되는 파워 모듈 냉각 시스템을 간략히 도시한 도면이다.
도 3에 도시한 것과 같이, 파워 모듈(10)은 관련된 기능을 수행하기 위한 다른 부품들과 함께 하우징(40) 내부에 배치되고, 히트 싱크(20)는 하우징(40) 내부에서 파워 모듈(10)과 접촉하도록 배치될 수 있다. 히트 싱크(20)에 흐르는 냉각수는 하우징(40) 외부의 냉각수 유입구(50)에서 공급되는데, 냉각수의 온도를 측정하는 수온 센서(30)는 하우징(40)와 냉각수 유입구(50)가 만나는 지점에 해당하는 하우징(40) 외부에 설치된다. 즉 수온 센서(30)는 하우징(40) 내부로 유입되기 직전의 냉각수 온도를 센싱하게 된다.
이러한 냉각수 온도 센싱 구조는 히트 싱크(20) 내로 냉각수가 원활하게 공급되지 않는 경우에도 실제 히트 싱크(20) 내의 냉각수보다 훨씬 낮은 온도로 냉각수 온도를 센싱할 수 있다. 따라서, 수온 센서(30)에 의해 센싱된 냉각수 온도를 이용하여 전술한 것과 같이 파워 모듈(10)의 제2 전력 반도체 소자(12)의 정션 온도를 추정하는 경우, 추정된 정션 온도가 실제 정션 온도가 보다 낮은 값으로 연산될 수 있어, 정션 온도 상승을 예측하는데 실패하여 소자가 소손되거나 시스템 전체의 동작에 에러가 발생하는 등의 심각한 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 여러 실시형태는, 내장된 온도 센서를 갖는 전력 반도체 소자의 정션 온도를 이용하여 파워 모듈(10)에 인접한 히트 싱크(20) 내 냉각수 온도를 정확하게 추정하고, 이에 따라 온도 센서를 내장하지 않는 다른 전력 반도체 소자의 정션 온도를 정확하게 추정할 수 있게 하는 기술을 제공한다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 장치를 도시한 블록 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 장치는, 전력 반도체 소자의 정션 온도를 추정하고 결정하기 위한 연산이나 파워 모듈의 디레이팅 여부를 결정하기 위한 연산에 요구되는 데이터를 저장하는 메모리(100)와, 상기 메모리(100)에 저장된 데이터 및 파워 모듈의 작동 파라미터를 입력 받아 전력 반도체 소자의 정션 온도를 추정하고 디레이팅 여부를 결정하기 위한 연산이나 처리를 수행하는 프로세서(200)를 포함할 수 있다.
메모리(100)는 열모델을 통해 제1 및 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도를 추정하는데 필요한 사전 데이터들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(100)는 제1 및 제2 전력 반도체 소자의 파워 손실을 연산하기 위해 필요한 연산식 및 열저항을 저장할 수 있다.
프로세서(200)는 열모델을 통해 제1 및 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도를 추정하고 히트 싱크의 온도를 추정하며 그에 따라 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도를 결정하기 위한 연산 및 데이터 처리를 수행할 수 있다. 더하여, 결정된 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도에 따라 파워 모듈의 디레이팅 또는 정지 여부를 결정하기 위한 판단을 수행할 수 있다.
프로세서(200)를 구성하는 각 기능 블록(210-270)은 프로세서(200) 내에서 이루어지는 연산, 처리, 판단 등을 수행하는 단위로서 이하에서 설명되는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법에 대한 설명을 통해 그 동작이 명확하게 설명될 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법은, 제1 파워 손실 연산부(210)와 제2 파워 손실 연산부(230)에서 각각 제1 전력 반도체 소자(11)의 파워 손실과 제2 전력 반도체 소자(12)의 파워 손실을 연산하는 단계(S11, S12)로부터 시작될 수 있다.
각각의 전력 반도체 소자의 파워 손실은 전류 도통(conduction) 상황에서 발생하는 도통 손실과 스위칭(switching) 시 발생하는 스위칭 손실로 구분 될 수 있으며, 각각의 손실은 사전에 설정된 도통 손실 연산식 및 스위칭 손실 연산 식에 의해 산출될 수 있다. 이러한 도통 손실 연산식과 스위칭 손실 연산식은 메모리(100)에 사전에 저장될 수 있다.
전력 반도체 소자의 파워 손실을 계산하기 위한 연산식은 파워 모듈의 종류(IGBT, 다이오드 등)이 적용되는 인버터의 특성에 따라 다양한 파라미터가 고려되어 사전에 설정될 수 있는 것으로, 파워 모듈을 제작하는 업체나 파워 모듈을 적용하여 차량 등의 제품들을 제작하는 업체에 따라 다양한 방식으로 결정될 수 있다. 여기에서, 도통 손실이나 스위칭 손실을 연산하는데 주로 사용되는 파라미터로, 파워 모듈로 제공되는 전압, 전류 및 전력 반도체 소자의 스위칭 주파수 등이 고려될 수 있다.
예를 들어, 제1 파워 손실 연산부(210)는 IGBT 등과 같은 제1 전력 반도체 소자(11)의 파워 손실을 연산하기 위한 연산식을 메모리(100)에서 읽어 들이고 파워 모듈의 전압, 전류 및 제1 전력 반도체 소자(11)의 스위칭 주파수 등을 외부의 센서로부터 입력 받아 제1 전력 반도체 소자(11)의 도통 손실과 스위칭 손실을 연산한 후 두 값을 합산하여 제1 전력 반도체 소자(11)의 파워 손실을 연산할 수 있다.
제2 파워 손실 연산부(230) 역시 유사한 방식으로 제2 전력 반도체 소자(12)의 파워 손실을 연산할 수 있다.
전술한 바와 같이, 전력 반도체 소자의 파워 손실을 계산하기 위한 연산식은 전력 반도체 소자 또는 파워 모듈의 제조사나 파워 모듈을 사용하여 차량 등을 제작하는 제작사에 따라 고유한 방식으로 결정될 수 있으므로, 연산식의 구체적인 형태에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이어, 제1 정션 온도 연산부(220)와 제2 정션 온도 연산부(240)는, 각각 연산식에 의해 구한 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실 및 사전에 메모리(100)에 저장된 제1 전력 반도체 소자의 열저항을 승산하여 제1 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하고, 연산식에 의해 구한 제2 전력 반도체 소자의 파워 손실 및 사전에 메모리(100)에 저장된 제2 전력 반도체 소자의 열저항을 승산하여 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산할 수 있다(S12, S22).
전력 반도체 소자의 열저항은 전력 반도체 소자가 포함된 파워 모듈의 고유 특성 및 냉각기의 방열 특성에 따라서 정해질 수 있다. 따라서, 전력 반도체 소자의 열저항은 파워 모듈에 의해 전력을 공급받는 대상(예를 들어, 모터)과 함께 구동 시험을 통해서 사전에 실험적 방법에 의해 구할 수 있으며, 이 실험적 방법에 의해 사전에 도출된 열저항은 메모리(100)에 저장될 수 있다.
열저항을 사전에 결정하는 방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다. 전력 반도체 소자의 파워 손실을 구하기 위한 파워 모듈의 파라미터들(예를 들어, 입력 전압, 입력 전류 및 전력 반도체 소자의 스위칭 주파수)을 사전에 결정하여 파워 모듈을 구동하고 이에 따라 파워 모듈 내 전력 반도체 소자의 온도를 온도 센서(예를 들어, 열 화상 카메라 등)을 통해 취득하여 취득된 온도의 변화 추이를 확인함으로써 열저항이 결정될 수 있다. 예를 들어, 각 전력 반도체 소자에서 파워 손실이 발생하면 각 전력 반도체 소자의 온도는 열저항의 특성을 가지고 상승해서 포화 상태까지 이르게 되는데, 이 때 온도 변화값(즉, 포화 상태의 최종 온도와 전류 인가 전 시작 온도)은 실험적 방법을 적용하여 열화상 카메라 등을 통해 용이하게 확인할 수 있다.
따라서, 열저항 값은 열화상 카메라를 통해 얻은 전력 반도체 소자의 온도 변화값과 실험 시 전력 반도체 소자의 입력 파라미터(전류, 전압, 스위칭 주파수) 값을 통해서 얻은 파워 손실값을 통해서 계산할 수 있다. 즉, 실험 상에서 열저항 값은 온도 변화값을 파라미터를 통해 산출한 파워 손실로 나눔으로써 결정될 수 있다.
한편, 열저항 값은 방열 특성에 따라 변동될 수 있으므로, 히트 싱크(20)에 흐르는 냉각수 유량을 열저항 결정에 반영하여야 한다. 따라서, 열저항 실험에서는 냉각수 유량(LPM: Liter Per Minute)를 변경하면서 전술한 입력 파라미터 인가에 따른 열저항 측정 시험을 진행하여, 각 냉각수 유량에 대응되는 열저항을 도출할 수 있다. 메모리(100)에는 냉각수 유량에 대응되는 열저항 데이터가 사전에 저장되며, 제1 정션 온도 연산부(220) 및 제2 정션 온도 연산부(240)는 히트 싱크(20)로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 시스템에 구비된 유량계(미도시)에서 냉각수 유량에 대한 정보를 입력 받고 그에 대응되는 열저항을 메모리(100)에서 읽어 들인 후 제1 전력 반도체 소자(11)와 제2 전력 반도체 소자(12)의 정션 온도 예측값을 연산할 수 있다.
이어, 히트 싱크 온도 연산부(250)는 제1 전력 반도체 소자(11)에 내장된 온도 센서(111)에서 센싱된 센싱 온도에, 제1 정션 온도 연산부(220)에서 연산된 제1 전력 반도체 소자(11)의 정션 온도 예측값을 차감하여 히트 싱크의 온도 예측값을 연산할 수 있다(S31).
제1 전력 반도체 소자(11)에 내장된 온도 센서(111)에서 센싱된 센싱 온도는 실제 제1 전력 반도체 소자(11)의 정션 온도에 가장 근접한 온도값일 수 있다. 각 전력 반도체 소자의 정션 온도는 각각의 동작에 따른 발열 온도에 히트 싱크(20)에 의한 냉각 온도가 합산되어 결정될 수 있다. 제1 전력 반도체 소자(11)의 파워 손실 및 열저항을 고려한 열모델에 의해 연산된 온도 예측값은 히트 싱크(20)의 온도를 고려한 것이 아니므로, 제1 전력 반도체 소자(11)의 실제 정션 온도에 해당하는 온도 센서(111)의 센싱 온도를, 제1 정션 온도 연산부(220)에서 연산된 제1 전력 반도체 소자(11)의 정션 온도 예측값에 차감하면 히트 싱크(20)의 온도를 추정할 수 있게 된다.
이어, 온도 결정부(260)는 내장된 온도 센서를 갖지 않는 제2 전력 반도체 소자(12)의 정션 온도 예측값에, 히트 싱크 온도 연산부(250)에서 연산된 히트 싱크 온도 예측값을 합산하면 최종적으로 제2 전력 반도체 소자(12)의 정션 온도를 결정할 수 있게 된다(S32).
본 발명의 일 실시형태에 따른 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법은, 파워 모듈 동작 결정부(270)에 의해 최종적으로 결정된 제2 전력 반도체 소자(12)의 정션 온도에 기반하여 파워 모듈의 디레이팅 또는 정지 여부를 결정하는 단계(S33)을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 메모리(100)에는, 최종적으로 결정된 제2 전력 반도체 소자(12)의 정션 온도와 비교할 수 있는 적어도 하나의 기준값이 저장될 수 있다. 파워 모듈 동작 결정부(270)는 최종적으로 결정된 제2 전력 반도체 소자(12)의 정션 온도와 저장된 제1 기준값을 비교하고 최종 결정된 제2 전력 반도체 소자(12)의 정션 온도가 제1 기준값 보다 큰 경우 파워 모듈의 성능을 강제로 저하시키는 디레이팅을 실시할 수 있다. 여기서, 제1 기준값은 디레이팅 여부를 결정하기 위한 기준이 되는 사전 설정된 값일 수 있다.
다른 예로, 파워 모듈 동작 결정부(270)는 최종적으로 결정된 제2 전력 반도체 소자(12)의 정션 온도와 저장된 제2 기준값을 비교하고 최종 결정된 제2 전력 반도체 소자(12)의 정션 온도가 제2 기준값 보다 큰 경우 파워 모듈의 작동을 정지 시킬 수 있다. 여기서, 제2 기준값은 파워 모듈의 작동 정지 여부를 결정하기 위한 기준이 되는 사전 설정된 값으로 제1 기준값 보다 더 큰 값일 수 있다.
또 다른 예로, 제1 기준값 보다 작은 제3 기준값을 저장해 두고, 제1 기준값과의 비교에 의해 디레이팅이 실시된 후, 다시 단계(S11, S12, S21, S22, S31 및 S32)를 실행하여 결정된 제2 전력 반도체 소자(12)의 정션 온도가 제3 기준값 보다 작은 경우에 디레이팅을 해제하고 파워 모듈을 정상적으로 작동되게 할 수도 있다. 제3 기준값은 파워 모듈을 정상 동작으로 복귀시기 위해 사전 결정되는 값일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법 및 장치는, 온도 센서를 내장하는 전력 반도체 소자의 열모델과 온도 센서의 센싱 온도를 활용하여 파워 모듈을 냉각하기 위한 히트 싱크의 온도를 도출하고, 도출된 히트 싱크의 온도를 온도 센서를 내장하지 않은 전력 반도체 소자 정션 온도 예측에 활용함으로써, 온도 센서를 내장하지 않은 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측의 정확도를 향상시킬 수 있다.
특히, 파워 모듈의 히트 싱크로 냉각수를 제공하는 시스템에 문제가 발생하여 히트 싱크의 온도가 정확하게 검출되지 않는 상태에서도 온도 센서를 내장하지 않은 전력 반도체 소자의 정션 온도를 정상적으로 예측할 수 있어 전력 반도체 소자의 정션 온도의 과온을 정확히 파악할 수 있으므로, 정션 온도 과온에 따른 소자 파손 또는 동작 중단 및 내구 수명 저하를 예방할 수 있다.
이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 청구범위의 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 파워 모듈 11: 제1 전력 반도체 소자(IGBT)
111: 내장 온도 센서 12: 다이오드
13: 기판 20: 히트 싱크
30: 냉각수 수온 센서 40: 하우징
50: 냉각수 유입구 100: 메모리
200: 프로세서 210: 제1 파워 손실 연산부
220: 제1 정션 온도 연산부 230: 제2 파워 손실 연산부
240: 제2 정션 온도 연산부 250: 히트 싱크 온도 연산부
260: 온도 결정부 270: 파워 모듈 동작 결정부

Claims (12)

  1. 냉각을 위한 히트 싱크에 인접 배치되며, 온도 센서를 구비하는 제1 전력 반도체 소자와 상기 제1 전력 반도체 소자에 인접 배치되며 온도 센서를 구비하지 않는 제2 전력 반도체 소자를 포함하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법에 있어서,
    상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실 및 열저항을 기반으로 상기 제1 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하는 단계;
    상기 제2 전력 반도체 소자의 파워 손실 및 열저항을 기반으로 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하는 단계;
    상기 온도 센서에서 센싱된 센싱 온도에 상기 제1 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 차감하여 상기 히트 싱크의 온도 예측값을 연산하는 단계; 및
    상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값에 상기 히트 싱크의 온도 예측값을 합산하여 최종적으로 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도를 결정하는 단계;
    를 포함하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하는 단계는,
    상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출하는 단계; 및
    상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실에 상기 제1 전력 반도체 소자의 사전 설정된 열저항을 승산하여 상기 제1 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출하는 단계는,
    상기 파워 모듈의 작동에 관련된 복수의 파라미터를 변수로 하는 사전 결정된 파워 손실 연산식을 이용하여 상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 전력 반도체 소자의 열저항은, 상기 히트 싱크에 흐르는 냉각수 유량 별로 상기 제1 전력 반도체 소자의 온도 변화를 측정하는 방식으로 사전에 결정되는 것을 특징으로 하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하는 단계는,
    상기 제2 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출하는 단계; 및
    상기 제2 전력 반도체 소자의 파워 손실에 상기 제2 전력 반도체 소자의 사전 설정된 열저항을 승산하여 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출하는 단계는,
    상기 파워 모듈의 작동에 관련된 복수의 파라미터를 변수로 하는 사전 결정된 파워 손실 연산식을 이용하여 상기 제2 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 전력 반도체 소자의 열저항은, 상기 히트 싱크에 흐르는 냉각수 유량 별로 상기 제2 전력 반도체 소자의 온도 변화를 사전 측정하는 방식으로 사전에 결정되는 것을 특징으로 하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 최종적으로 결정된 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도가 사전 설정된 기준값 보다 큰 경우, 상기 파워 모듈의 동작을 디레이팅 하거나 상기 파워 모듈의 동작을 중지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전력 반도체 소자는 IGBT이고 상기 제2 전력 반도체 소자는 다이오드인 것을 특징으로 하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 방법.
  10. 냉각을 위한 히트 싱크에 인접 배치되며, 온도 센서를 구비하는 제1 전력 반도체 소자와 상기 제1 전력 반도체 소자에 인접 배치되며 온도 센서를 구비하지 않는 제2 전력 반도체 소자를 포함하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 장치에 있어서,
    상기 파워 모듈의 작동에 관련된 복수의 파라미터를 변수로 하는 사전 결정된 제1 및 제2 전력 반도체 소자의 각각의 파워 손실 연산식 및 상기 히트 싱크에 흐르는 냉각수 유량 별로 상기 제1 및 제2 전력 반도체 소자의 온도 변화를 측정하는 방식으로 사전에 각각 결정된 상기 제1 및 제2 전력 반도체 소자의 열저항을 저장하는 메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 정보 및 상기 온도 센서의 센싱 온도에 기반하여 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도를 결정하는 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 파워 모듈의 작동에 관련된 파라미터를 입력 받아 상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출하고, 상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실 및 열저항을 기반으로 상기 제1 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하고,
    상기 파워 모듈의 작동에 관련된 파라미터를 입력 받아 상기 제2 전력 반도체 소자의 파워 손실을 산출하고, 상기 제1 전력 반도체 소자의 파워 손실 및 열저항을 기반으로 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 연산하며,
    상기 제1 전력 반도체 소자에 구비된 온도 센서에서 센싱된 센싱 온도에 상기 제1 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값을 차감하여 상기 히트 싱크의 온도 예측값을 연산하고,
    상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도 예측값에 상기 히트 싱크의 온도 예측값을 합산하여 최종적으로 상기 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도를 결정하는 것을 특징으로 하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 메모리는, 상기 제2 전력 반도체 소자와 비교하기 위한 사전 설정된 기준값을 저장하며,
    상기 프로세서는, 상기 최종적으로 결정된 제2 전력 반도체 소자의 정션 온도가 상기 기준값 보다 큰 경우, 상기 파워 모듈의 동작을 디레이팅 하거나 상기 파워 모듈의 동작을 중지시키는 것을 특징으로 하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 전력 반도체 소자는 IGBT이고 상기 제2 전력 반도체 소자는 다이오드인 것을 특징으로 하는 파워 모듈의 전력 반도체 소자 정션 온도 추정 장치.
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DE102020214678.0A DE102020214678A1 (de) 2020-04-28 2020-11-23 Verfahren und System zum Abschätzen einer Sperrschichttemperatur eines Leistungshalbleiterbauelements eines Leistungsmoduls
CN202011339979.7A CN113655356A (zh) 2020-04-28 2020-11-25 用于估算功率模块的功率半导体器件的结温的方法和系统

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114384391B (zh) * 2022-03-23 2022-07-05 北京宏景智驾科技有限公司 一种域控制器主要芯片结温估算的方法
DE102022204800B3 (de) * 2022-05-16 2023-09-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustandes mindestens eines Leistungshalbleiterschalters

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140047758A (ko) 2012-10-12 2014-04-23 현대모비스 주식회사 전력 반도체의 온도 측정 시스템 및 방법, 그리고 이의 저장 매체
KR101567256B1 (ko) 2014-11-06 2015-11-13 현대자동차주식회사 인버터의 정션온도 예측 장치 및 방법
KR20180069954A (ko) 2016-12-15 2018-06-26 현대자동차주식회사 파워모듈의 정션온도 측정 방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0156725B1 (ko) 1996-01-15 1999-01-15 김광호 공기조화기용 흡입구의 개폐장치
US7356441B2 (en) * 2005-09-28 2008-04-08 Rockwell Automation Technologies, Inc. Junction temperature prediction method and apparatus for use in a power conversion module
US8674651B2 (en) * 2011-02-28 2014-03-18 General Electric Company System and methods for improving power handling of an electronic device
WO2016135817A1 (ja) * 2015-02-23 2016-09-01 三菱電機株式会社 半導体電力変換器
US20190250205A1 (en) * 2018-02-13 2019-08-15 GM Global Technology Operations LLC Thermal model based health assessment of igbt

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140047758A (ko) 2012-10-12 2014-04-23 현대모비스 주식회사 전력 반도체의 온도 측정 시스템 및 방법, 그리고 이의 저장 매체
KR101567256B1 (ko) 2014-11-06 2015-11-13 현대자동차주식회사 인버터의 정션온도 예측 장치 및 방법
KR20180069954A (ko) 2016-12-15 2018-06-26 현대자동차주식회사 파워모듈의 정션온도 측정 방법

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