[发明专利]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

说明书

本发明涉及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。所述方法包括：基于第一功率半导体器件的功率损耗和热阻来计算第一功率半导体器件的结温预测值，并且基于第二功率半导体器件的功率损耗和热阻来计算第二功率半导体器件的结温预测值。通过将温度传感器感测到的感测温度减去第一功率半导体器件的结温预测值来计算散热器的温度预测值。然后，通过将散热器的温度预测值与第二功率半导体器件的结温预测值相加来最终确定第二功率半导体器件的结温。

技术领域

本发明涉及一种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，更具体地，涉及这样一种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，即使在向功率模块供应冷却液的冷却系统中发生异常时，也适当地估算不具有嵌入式温度传感器的功率半导体器件的结温。

背景技术

通常，需要转换直流电的逆变器以产生三相交流电来驱动电机。逆变器包括功率模块，所述功率模块具有诸如绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolartransistor，IGBT)和二极管之类的执行开关操作的功率半导体器件。需要将功率模块的功率半导体器件管理在预定的最大允许温度，以防止烧坏并保持耐久寿命。

通常，通过应用热模型来管理功率模块的温度，所述热模型基于功率模块中功率半导体器件的开关频率、电流、电压等来估算相应功率半导体器件的结温。

利用常规热模型来估算功率半导体器件的结温的技术将供应为冷却功率半导体器件的冷却液温度应用于对结温的估算。由于冷却液温度主要由安装在冷却液通道(冷却液供应至所述冷却液通道)入口处的冷却液温度传感器来测量，因此当冷却液并未实际且适当地传送至功率模块所安装于的位置从而功率模块的温度升高时，结温估算值不能正确地反映这种温度升高。

具体地，近来商业化的功率半导体器件的IGBT可以具有嵌入式温度传感器，以检测由于冷却液供应异常导致的温度升高，但是由于作为另一功率半导体器件的二极管没有嵌入温度传感器，因此即使当由于冷却液供应异常而使温度升高时，结温仍预测为较低，从而引起烧坏并降低功率模块的耐久寿命。

以上作为背景技术解释的内容仅仅旨在帮助理解本发明的背景技术，并非旨在表示本发明落入本领域技术人员公知的相关技术的范围内。

发明内容

因此，本发明提供了一种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，即使当向功率模块供应冷却液的冷却系统发生异常时，该方法和系统也可以适当地估算不具有嵌入式温度传感器的功率半导体器件的结温。

根据一个方面，本发明提供一种用于估算功率模块的功率半导体器件的结温的方法，所述功率模块包括：第一功率半导体器件，其设置为与用于冷却的散热器相邻且具有温度传感器；以及第二功率半导体器件，其设置为与第一功率半导体器件相邻且不具有温度传感器。该方法可以包括基于第一功率半导体器件的功率损耗和热阻来计算第一功率半导体器件的结温预测值；基于第二功率半导体器件的功率损耗和热阻来计算第二功率半导体器件的结温预测值；通过将温度传感器感测到的感测温度减去第一功率半导体器件的结温预测值来计算散热器的温度预测值；通过将散热器的温度预测值与第二功率半导体器件的结温预测值相加来最终确定第二功率半导体器件的结温。

在本发明的示例性实施方案中，计算第一功率半导体器件的结温预测值可以包括：计算第一功率半导体器件的功率损耗；通过将第一功率半导体器件的功率损耗乘以第一功率半导体器件的预设热阻来计算第一功率半导体器件的结温预测值。

此外，计算第一功率半导体器件的功率损耗可以包括：利用将与功率模块的操作有关的多个参数用作变量的预定的功率损耗计算公式来计算第一功率半导体器件的功率损耗。第一功率半导体器件的热阻可以通过对流过散热器的冷却液的各个流量(升/分钟)测量第一功率半导体器件的温度变化的方法来预先确定。