[发明专利]检测逆变器的冷却介质温度的装置和方法及逆变器

说明书

本发明涉及一种用于检测功率模块中的冷却介质的温度的方法，其中在功率模块中布置有用于检测第一温度的第一温度传感器和用于检测第二温度的第二温度传感器，该方法包括：计算第一温度与第二温度之间的差值；借助于与功率模块相对应的热电路并且基于所计算出的差值和功率模块中的至少一个功率损耗来识别一个或多个热阻和一个或多个热容；根据所识别的热阻、热容、至少一个功率损耗以及第一温度和第二温度之一来确定冷却介质的温度。

技术领域

本发明涉及电动移动领域，尤其是用于操作车辆的电驱动器的功率模块。

背景技术

功率模块、尤其是集成功率模块在机动车辆中的应用越来越广泛。这种功率模块例如用于DC/AC逆变器(Inverter)，这些逆变器用于给电机(例如电动机)供应多相交流电流。在此，将由借助于DC能量源(例如电池)产生的直流电流转换成多相交流电流。功率模块基于功率半导体，尤其是基于诸如IGBT、MOSFET和HEMT的晶体管。

在高电流的应用情况下(例如400V或800V的应用)，在功率模块中会产生相对应大量的热量。必须将该热量排出，以防止功率开关过热(功率开关过热可能会损害功率模块或逆变器的功能)。为此目的，在功率模块中使用功率开关与其处于热接触的冷却体。在冷却体中使用借以将在功率模块中产生的热量排出的冷却介质(例如冷却水)。

为了确保冷却体的冷却功能并且由此来确保功率模块的功能，深入了解冷却介质的冷却性能是有利的。为此，对冷却介质的温度进行检测。然而，温度检测并不总是能够以精确的方式进行。在从现有技术中已知的功率模块或逆变器中，温度传感器放置在冷却介质附近。由于温度传感器不是直接放置在冷却介质中的，因此温度传感器不直接测量冷却介质的温度。因此需要通过计算来对温度测量结果进行调整。为此，通常使用基于模型的计算方法。这种温度检测的准确性是有限的，这是因为这种基于模型的计算方法的框架条件在功率模块的使用寿命过程中经常发生变化。此外，基于模型的计算方法表现出对所计算的损耗的容差和所测量的温度以及基本模型的容差的高度系统敏感性。这进一步降低了这些方法的准确性。

发明内容

因此，本发明所基于的目的在于，提供一种用于更精确且更可靠地对用于逆变器的冷却介质进行温度检测的系统。

该目的通过根据独立权利要求所述的装置和具有这种装置的逆变器来实现。

本发明范围内的系统包括被设计成用于执行根据本发明的方法的处理器。该方法用于检测功率模块中的冷却介质的温度。在本发明范围内的功率模块用于操作车辆、尤其是电动车辆和/或混合动力车辆的电驱动器。功率模块优选用于DC/AC逆变器(英文：Inverter)。尤其，功率模块用于为电机(例如电动机和/或发电机)供电。DC/AC逆变器用于从借助于能量源(例如电池)的DC电压产生的直流电流来生成多相交流电流。

为了馈入输入电流(直流电流)，功率模块具有带正极和负极的输入触点。在功率模块的操作中，正极以导电的方式连接到电池的正端，其中负极以导电的方式连接到电池的负端。

功率模块还包括多个功率开关，这些功率开关与阻尼电容器并联连接。这些基于半导体的功率开关用于基于馈入的输入电流藉由操控各个功率开关来产生输出电流。对功率开关的操控可以基于所谓的脉冲宽度调制。

优选地，由这些功率开关构成桥电路组件。桥电路组件可以包括一个或多个桥电路，这些桥电路例如被构成为半桥。每个半桥包括高侧开关(HS开关)和与高侧开关串联的低侧开关(LS开关)。每个半桥被指配给多相交流电流(输出电流)的一个电流相位。HS开关和/或LS开关包括一个或多个功率半导体构件，例如IGBT、MOSFET或HEMT。HS开关或LS开关所基于的半导体材料优选包括所谓的宽带隙半导体(带隙较大的半导体)，例如碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)。