[发明专利]用于产生信号的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监测电力电子系统的健康状态的系统和方法。

背景技术

电力转换系统，如中间电力转换系统和电动机驱动系统已经在汽车应用中得到越来越多的关注。电力转换系统通常包括各种电力半导体器件，如电力开关。电力开关可包括二极管和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。许多这样的半导体器件以高速(通常以几十千赫兹(kHz))转换几百安(A)和几百伏(V)。在这些转换操作期间，半导体器件可以以千瓦(kWs)为量级散发大量的热量。此外，大量的热量可使半导体器件劣化并可导致半导体器件达到高温。除非将半导体器件冷却到较低的温度，否则半导体器件的高温可导致半导体器件劣化或失效。

各种材料可被用于制造半导体器件。然而，材料的效率和有效性可因材料的固有特性而受限于不同的操作温度。如果用于制造半导体器件的材料过热，则除非将半导体器件冷却到较低的温度，否则半导体器件可劣化或失效。此外，半导体器件的劣化或失效可导致汽车中的电力转换系统劣化或失效。

许多因素可影响半导体器件的性能或使半导体器件的性能劣化。例如，高的电应力和大的温度漂移可降低半导体器件或作为半导体器件的一部分的模块的性能。随着半导体器件温度的升高，半导体器件的性能可降低。

各种电子器件已被用于测量半导体器件的温度。例如，热电偶、热敏电阻器或光热传感器已在半导体模块中被用作温度传感器。然而，被用作温度传感器的这些器件既不提供原位响应也不提供瞬时响应。

此外，各种电子器件中固有的电温度敏感参数(TSP)已被用于确定半导体器件的温度。TSP可包括半导体器件的电压降、饱和电压和栅极阈值电压。例如，半导体器件可以是二极管、双极型晶体管、IGBT或场效应晶体管(FET)。利用TSP可计算半导体器件的温度并可推出半导体器件的热性能。然而，TSP很大程度上依赖于半导体器件的操作条件，通常需要测量影响半导体器件的操作的多重因素。例如，半导体器件的电压很大程度上依赖于操作条件，如电流、偏压和动态跃迁。此外，级联子系统的相互作用可导致半导体器件中的TSP的测量不准确。

发明内容

提供一种用于监测电力电子系统的健康状态的系统和方法。该系统包括存储介质和控制器。该控制器与所述存储介质进行通信，所述控制器被构造为执行用于产生信号的方法。

还提供了至少一个处理器可读的存储介质。该存储介质具有在该存储介质中实现的处理器可读的代码。该代码被用于为所述至少一个处理器编程以执行产生信号的所述方法。

所述方法包括获得数据，该数据代表电路元件的初始的期望温度。此外，获得电路元件的电参数的初始值。此外，所述方法包括将电脉冲施加到电路元件。该电脉冲使电路元件的温度从初始温度上升到更高的温度。在电脉冲衰减到预定值之后，感测电路元件的电参数并获得电参数的后续值。一旦获得电参数的后续值，便基于下列的一个或多个信息来估计电路元件的后续温度：电路元件的初始的期望温度、电参数的初始值和后续值以及电脉冲的预定值。此外，所述方法包括基于后续温度产生信号。该信号指示电路元件是否如所期望地操作。

一种用于产生信号的系统，该信号指示电路元件是否如所期望地操作，所述系统包括：计算机可读的存储介质；控制器，与所述存储介质进行通信，所述控制器被构造为执行一种方法，该方法包括如下步骤：获得电路元件的初始的期望温度和电路元件的电参数的初始值；将电脉冲施加到电路元件以使电路元件的温度升高；在电脉冲衰减到预定值之后，感测电参数以获得电参数的后续值；基于初始的期望温度、初始值、后续值和预定值来估计电路元件的后续温度；基于后续温度来产生指示电路元件是否如所期望地操作的信号。

所述电脉冲为电流脉冲，所述预定值为电流值，所述电参数的初始值和后续值为电压值。

所述电脉冲为电压脉冲，所述预定值为电压值，所述电参数的初始值和后续值为电流值。

所述方法还包括将后续温度与预定温度进行比较以获得温度对比，并基于该温度对比产生信号。

所述方法还包括基于后续温度和初始的期望温度来估计温差，并基于该温差产生信号。

所述方法还包括将所述温差与预定温差进行比较，并基于该比较产生信号。

所述方法还包括基于所述温差来估计电路元件的热阻抗，并基于该热阻抗产生信号。

所述方法还包括基于电路元件的热阻抗和预定的热阻抗信息获得热阻抗对比，并基于该热阻抗对比产生信号。

基于估计的电路元件的功率损失来估计电路元件的热阻抗，该估计的电路元件的功率损失至少部分地取决于电脉冲。