[发明专利]电动汽车控制器中功率元件IGBT结温的估算方法

说明书

本发明公开了一种电动汽车控制器中功率元件IGBT结温的估算方法，本方法根据功率元件IGBT的参数手册，得到IGBT结温与IGBT导通压降V_ce的关系，再通过IGBT固定损耗得到V_ce与热敏电阻温度T_ntc的关系，将其转换为IGBT结温与热敏电阻温度的对应关系，最终提取功率元件IGBT和二极管结到热敏电阻的热阻模型Z_i,j‑ntc和Z_d,j‑ntc，检测电流及直流母线电压，判断是功率元件IGBT还是二极管导通，并计算总损耗p_avg；实时采样热敏电阻的温度T_ntc，得到功率元件IGBT结温T_j。本方法克服传统IGBT结温估算的缺陷，提取IGBT内部芯片与其内部热敏电阻之间的热阻抗模型，有效估算IGBT结温，具有良好的动态特性及准确性，确保控制器的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种电动汽车控制器中功率元件IGBT结温的估算方法。

背景技术

IGBT作为电动汽车上最重要的功率元件之一，在汽车动力系统中，功率元件IGBT的高失效率成为制约电动汽车控制器长期、安全、可靠运行的关键因素。据电力电子系统的可靠性调研报告显示，功率器件在整个电控系统中是失效率最高的部件。此外，在所有引发控制器各类失效故障的因素当中，近50％的电力电子系统失效故障是由温度因素引发的。因此，有效的对IGBT功率元件内部结温进行动态检测与监控，是提高功率模块及控制器系统可靠性的关键。

目前，针对功率元件IGBT结温的估算一般是检测开管时IGBT的Vce，进行结温估算，该方式检测误差大，并只有在IGBT开通时检测，关断时Vce电压很高，不易实现结温估算；另外是通过功率元件厂家给出的热阻网络估算结温，但需要外接IGBT壳温检测电路，并且误差大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电动汽车控制器中功率元件IGBT结温的估算方法，本方法克服传统IGBT结温估算的缺陷，提取IGBT内部芯片与其内部热敏电阻之间的热阻抗模型，有效估算IGBT结温，具有良好的动态特性及准确性，确保控制器的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明电动汽车控制器中功率元件IGBT结温的估算方法包括如下步骤：

步骤一、根据功率元件IGBT的参数手册，得到IGBT结温与IGBT导通压降V_ce的关系，再通过IGBT固定损耗得到V_ce与热敏电阻温度T_ntc的关系，将其转换为IGBT结温与热敏电阻温度的对应关系，最终提取功率元件IGBT和二极管结到热敏电阻的热阻模型Z_i,j-ntc和Z_d,j-ntc，其表达式为：

τ_in＝R_in×C_in

τ_dn＝R_dn×C_dn

其中：τ_in为时间常数、R_in为热阻、C_in为热容、τ_dn为二极管热阻抗时间常数、R_dn为二极管热阻、C_dn为二极管热容、Z_d,j-ntc为二极管结到热敏电阻的热阻抗、Z_i,j-ntc为IGBT结到热敏电阻的热阻抗、n为常数1到3、t为时间；

步骤二、检测输出电流及直流母线电压，判断是功率元件IGBT还是二极管导通产生损耗，并计算导通损耗p_con和开关损耗p_sw，