[发明专利]用于预测逆变器的故障状态的设备及方法

说明书

本发明公开一种用于预测逆变器的故障状态的设备及方法。用于预测逆变器的故障状态的设备包括：逆变器，其将DC电源转换为AC电源；开关元件，其设置在逆变器中；以及控制器，其基于从逆变器输出的输出信号提取故障征兆因子并且基于故障征兆因子预测开关元件的故障。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年8月11日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2016-0102214的韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种用于预测逆变器的故障状态的设备，并且特别地，涉及一种用于预测逆变器的故障状态的设备及方法，其可以基于从逆变器输出的输出信号预诊断包括在逆变器中的开关元件的故障状态。

背景技术

近年来，使用燃烧式发动机的车辆中，已经积极地研究并且开发了环境友好的并且考虑燃料效率的其它类型的车辆，即混合动力车辆或电动车辆。

在混合动力车辆中，现有发动机和用电能驱动的驱动马达彼此相关联，以使用两个驱动源来驱动车辆。电动车辆仅通过使用电能驱动的驱动马达被驱动。作为现实的供选择的下一代车辆，这些车辆占据突出地位，由于燃料效率的提高以及由废气引起的环境污染的降低的效果，这些车辆已经成为全世界关注的焦点。

车辆包括用于控制驱动马达的逆变器。

逆变器通过使用开关元件切换DC电源并且将DC电源转换并且输出为AC电源。逆变器控制开关元件的切换时间以控制驱动马达。

用于逆变器的开关元件采用晶体管、金属氧化物硅场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。然而，晶体管具有电路配置复杂并且操作速度低而非低价的缺点，并且MOSFET具有在高电压中效率降低而非高操作速度的缺点。因此，由于IGBT具有晶体管和MOSFET的优点，因此IGBT近来已经大量地被使用。

在相关技术中，由于不能预诊断开关元件的劣化状态而在故障发生后可以感测劣化状态，因此出现了在最坏情况下不能驱动车辆的问题。

本部分的公开是为了提供本发明的背景技术。申请人注意到，本部分可能包含本申请之前可获得的信息。然而，通过提供本部分，申请人不承认包含在本部分中的任何信息构成现有技术。

发明内容

本发明的一方面提供一种用于向混合动力车辆或电动车辆的驾驶员提供关于逆变器中绝缘栅双极晶体管(IGBT)的潜在劣化的警报的系统和方法，该逆变器用于向车辆的车轮驱动马达提供电力。安装在车辆中的计算机化控制器在车辆行驶时获取并监测IGBT的电压或电流中的至少一个。在实施例中，控制器同时监测IGBT的栅极和发射极之间的电压(V_GE)、IGBT的集电极和发射极之间的电压(V_CE)以及IGBT的集电极处的电流。

在实施例中，使用监测的电压和电流，控制器计算使集电极电流大于预定电流的栅极-发射极电压的最小值(图2中V_GE(th)以导通IGBT)。在实施例中，用于确定V_GE(th)的预定电流是表示IGBT的“导通状态”的最小电流。在实施例中，使用IGBT的监测的电压和电流，控制器确定IGBT的第一响应时间(图3中t_on(square))，其表示从栅极-发射极电压(V_GE)的阶跃函数的输入直到IGBT的随后导通的时间。在实施例中，使用IGBT的监测的电压和电流，控制器确定IGBT的第二响应时间(图4中t_on(ramp))，其表示从栅极-发射极电压(V_GE)的斜坡函数的输入直到IGBT的随后导通的时间。在实施例中，当车辆运行时，控制器重复地或周期地更新第一响应时间、第二响应时间以及最小栅极-发射极电压V_GE(th)。