IGBT模块的热保护方法、装置及车辆与流程

igbt模块的热保护方法、装置及车辆
技术领域
1.本申请涉及车辆技术领域，特别涉及一种igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块的热保护方法、装置及车辆。


背景技术：

2.驱动系统是电动汽车的核心部件之一，它的安全性和可靠性直接影响整个电动汽车的安全与可靠。目前，驱动电机领域的技术已经非常成熟，设计方法、设计理论、工艺技术都经过时间的积累和沉淀，驱动电机的安全和可靠性能能够得到一定的保证。因此车用电机控制器的安全和可靠就显得至关重要。车用电机控制器需要注意的因素有很多，其中，igbt模块又是车用电机控制器的重中之重，驾驶员扭矩需求通过电机控制的软件算法转化为所需电流，控制igbt模块从电池取电供给驱动电机，igbt模块的可靠性直接关系到车辆的运行。保证igbt正常可靠的运行是一个重要课题。
3.过压、过流、高温都是导致igbt模块失效的主要因素，igbt模块中的hp2结构为直接水冷，igbt所产生的热量通过模块下方的pinfin传递，如图1所示，pinfin本身热容量非常小，需要通过流动的水不断带走pinfin结构上的热量才能达到散热效果。hp2模块中的ntc(negative temperature coefficient，负温度系数)热敏电阻，并不是直接检测igbt芯片的温度，而是间接检测igbt的温度。igbt的热量，通过dcb(direct copper bonding，陶瓷基覆铜板)传到基板上，然后通过散热器或pinfin散热，而ntc只能通过采集dcb的温度间接采集igbt芯片的温度，如图2所示，所以在igbt温度快速变化的时候，ntc无法及时反应igbt的温度，若有大电流短时间经过igbt，产生的大量热量无法及时传递到ntc，此时冷却系统而又出现异常，不能及时的带走热量。由此，冷却系统正常运行是保证hp2结构的igbt模块正常使用前提，而却系统出现故障概率较高。
4.因此，如何在冷却系统出现异常时能保护igbt模块不受损伤至关重要。
5.申请内容
6.本申请提供一种igbt模块的热保护方法、装置及车辆，以解决相关技术中无法有效实现对igbt模块热保护的问题，使得冷却系统故障在自身不受损害的状态下，保证驾驶员能够将车辆开到维修点进行检测维修，在提高整车可靠性的同时，提高整车安全性。
7.本申请第一方面实施例提供一种igbt模块的热保护方法，包括以下步骤：
8.检测车辆的冷却系统是否故障；
9.在检测到所述冷却系统故障时，将所述车辆的电机控制器的当前最大扭矩和当前最大功率分别降至预设最大扭矩和预设最大功率，其中，所述预设最大扭矩小于所述当前最大扭矩，所述预设最大功率小于所述当前最大功率；以及
10.在提示所述冷却系统故障的同时，根据所述预设最大扭矩和预设最大功率作为所述电机控制器的限制值，以控制所述电机控制器的igbt模块的温度低于损坏温度。
11.可选地，在将所述车辆的当前最大扭矩和当前最大功率分别降至所述预设扭矩和所述预设功率之前，还包括：
12.在所述冷却系统停止工作时，根据所述igbt模块的温升曲线识别满足温升可通过条件的最大电流；
13.基于所述最大电流计算各转速下的所述预设扭矩和预设功率。
14.可选地，还包括：
15.采集所述igbt模块的实际温度；
16.若所述实际温度高于预设温度，且检测到所述冷却系统无故障，则根据所述预设最大扭矩和预设最大功率作为所述实际限制值，并进行异常提醒。
17.可选地，所述将所述车辆的电机控制器的当前最大扭矩和当前最大功率分别降至预设最大扭矩和预设最大功率，包括：
18.获取所述电动汽车的实际车速；
19.根据所述实际转速匹配对应的预设最大扭矩和预设最大功率。
20.可选地，在检测所述车辆的冷却系统是否故障之前，还包括：
21.获取驾驶员的当前扭矩需求和所述igbt模块的实际温度；
22.若所述当前扭矩需求大于预设阈值，或者所述实际温度高于预设温度，则发送冷却请求至所述冷却系统。
23.本申请第二方面实施例提供一种igbt模块的热保护装置，包括：
24.检测模块，用于检测车辆的冷却系统是否故障；
25.第一控制模块，用于在检测到所述冷却系统故障时，将所述车辆的电机控制器的当前最大扭矩和当前最大功率分别降至预设最大扭矩和预设最大功率，其中，所述预设最大扭矩小于所述当前最大扭矩，所述预设最大功率小于所述当前最大功率；以及
26.第二控制模块，用于在提示所述冷却系统故障的同时，根据所述预设最大扭矩和预设最大功率作为所述电机控制器的限制值，以控制所述电机控制器的igbt模块的温度低于损坏温度。
27.可选地，在将所述车辆的当前最大扭矩和当前最大功率分别降至所述预设扭矩和所述预设功率之前，所述第一控制模块，还包括：
28.识别单元，用于在所述冷却系统停止工作时，根据所述igbt模块的温升曲线识别满足温升可通过条件的最大电流；
29.计算单元，有基于所述最大电流计算各转速下的所述预设扭矩和预设功率。
30.可选地，还包括：
31.采集模块，用于采集所述igbt模块的实际温度；
32.提醒模块，用于在所述实际温度高于预设温度，且检测到所述冷却系统无故障时，根据所述预设最大扭矩和预设最大功率作为所述实际限制值，并进行异常提醒。
33.可选地，所述第一控制模块包括：
34.第一获取单元，用于获取所述电动汽车的实际车速；
35.匹配单元，用于根据所述实际转速匹配对应的预设最大扭矩和预设最大功率。
36.可选地，在检测所述车辆的冷却系统是否故障之前，检测模块，还包括：
37.第二获取单元，用于获取驾驶员的当前扭矩需求和所述igbt模块的实际温度；
38.发送单元，用于在所述当前扭矩需求大于预设阈值，或者所述实际温度高于预设温度时，发送冷却请求至所述冷却系统。
39.本申请第三方面实施例提供一种车辆，其包括上述的igbt模块的热保护装置。
40.根据本申请实施例的车辆，可以检测车辆的冷却系统是否故障，并在检测到冷却系统故障时，将车辆的电机控制器的当前最大扭矩和当前最大功率分别降至预设最大扭矩和预设最大功率，并在提示冷却系统故障的同时，根据预设最大扭矩和预设最大功率作为电机控制器的限制值，以控制电机控制器的igbt模块的温度低于损坏温度，解决了相关技术中无法有效实现对igbt模块热保护的问题，使得冷却系统故障在自身不受损害的状态下，保证驾驶员能够将车辆开到维修点进行检测维修，在提高整车可靠性的同时，提高整车安全性。
41.本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
42.本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
43.图1为pinfin结构散热示意图；
44.图2为igbt温度检测示意图；
45.图3为根据本申请实施例提供的一种igbt模块的热保护方法的流程图；
46.图4为根据本申请一个实施例的冷却系统异常时外特性限制示意图；
47.图5为根据本申请一个实施例的gbt模块的热保护方法工作系统示意图；
48.图6为根据本申请一个实施例的gbt模块的热保护方法的流程图；
49.图7为根据本申请实施例的igbt模块的热保护装置的方框示意图；
50.图8为根据本申请实施例的车辆的方框示例图。
具体实施方式
51.下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
52.下面参考附图描述本申请实施例的igbt模块的热保护方法、装置及车辆。针对上述背景技术中心提到的解决了相关技术中无法有效实现对igbt模块热保护的问题，本申请提供了一种igbt模块的热保护方法，在该方法中，可以检测车辆的冷却系统是否故障，并在检测到冷却系统故障时，将车辆的电机控制器的当前最大扭矩和当前最大功率分别降至预设最大扭矩和预设最大功率，并在提示冷却系统故障的同时，根据预设最大扭矩和预设最大功率作为电机控制器的限制值，以控制电机控制器的igbt模块的温度低于损坏温度，解决了相关技术中无法有效实现对igbt模块热保护的问题，使得冷却系统故障在自身不受损害的状态下，保证驾驶员能够将车辆开到维修点进行检测维修，在提高整车可靠性的同时，提高整车安全性。
53.具体而言，图3为本申请实施例所提供的一种igbt模块的热保护方法的流程示意图。
54.如图3所示，该igbt模块的热保护方法包括以下步骤：
55.在步骤s301中，检测车辆的冷却系统是否故障。
56.可以理解的是，为保证能够有效的时限热保护，本申请实施例可以首先对车辆的冷却系统是否故障进行检测，从而避免出现因车辆的冷却系统故障导致无法进行热保护的情况。
57.其中，检测车辆的冷却系统是否故障时，可以采用相关技术中的检测方式，为避免冗余，在此不做详细赘述。
58.可选地，在一些实施例中，在检测车辆的冷却系统是否故障之前，还包括：获取驾驶员的当前扭矩需求和igbt模块的实际温度；若当前扭矩需求大于预设阈值，或者实际温度高于预设温度，则发送冷却请求至冷却系统。
59.可以理解的是，本申请实施例可以在驾驶员的当前扭矩大于预设阈值和igbt模块的实际温度大于预设温度时，发送冷却请求至冷却系统，其中，预设阈值和预设温度可以是用户预先设定的阈值和温度，可以是通过有限次实验获取的阈值和温度，也可以是通过有限次计算机仿真得到的阈值和温度，在此不做具体限定。
60.需要说明的是，由于水泵的启动需要一定的时间，因此，扭矩值需要小于一定值t1，其中，t1可以为冷却系统正常时最大可用扭矩。
61.在步骤s302中，在检测到冷却系统故障时，将车辆的电机控制器的当前最大扭矩和当前最大功率分别降至预设最大扭矩和预设最大功率，其中，预设最大扭矩小于当前最大扭矩，预设最大功率小于当前最大功率。
62.可选地，在一些实施例中，将车辆的电机控制器的当前最大扭矩和当前最大功率分别降至预设最大扭矩和预设最大功率，包括：获取电动汽车的实际车速；根据实际转速匹配对应的预设最大扭矩和预设最大功率。
63.可以理解的是，假设冷却系统正常时最大可用扭矩和功率分别是t1、p1，则在检测到冷却系统故障时，本申请实施例可以将车辆的电机控制器的当前最大扭矩和当前最大功率分别降至预设最大扭矩和预设最大功率，如图4所示，预设最大扭矩可以为t2，预设最大功率可以为p2，
64.可选地，在一些实施例中，在将车辆的当前最大扭矩和当前最大功率分别降至预设扭矩和预设功率之前，还包括：在冷却系统停止工作时，根据igbt模块的温升曲线识别满足温升可通过条件的最大电流；基于最大电流计算各转速下的预设扭矩和预设功率。
65.可以理解的是，本申请实施例预设扭矩和预设功率为测试堵转且无水流量时igbt温升曲线，从小电流往上测试，找出适合温升可通过的最大电流，从而用测试出的最大电流计算各转速下的最大扭矩和功率。
66.在步骤s303中，在提示冷却系统故障的同时，根据预设最大扭矩和预设最大功率作为电机控制器的限制值，以控制电机控制器的igbt模块的温度低于损坏温度。
67.也就是说，本申请实施例可以在冷却系统出现故障时，以预设最大扭矩和预设最大功率作为电机控制器的限制值，从而使得igbt模块的温度低于损坏温度，实现对igbt模块的保护，并且保证驾驶员能够将车辆开到维修点进行检测维修，提高整车可靠性的同时，提高整车安全性。
68.可选地，在一些实施例中，还包括：采集igbt模块的实际温度；若实际温度高于预设温度，且检测到冷却系统无故障，则根据预设最大扭矩和预设最大功率作为实际限制值，
并进行异常提醒。
69.可以理解的是，如果冷却系统无故障，而igbt模块的实际温度却高于预设温度，因此，本申请实施例可以进行异常提醒，如提示驾驶员进站维修，避免出现igbt模块的损坏。
70.为使得本领域技术人员进一步了解本申请实施例的igbt模块的热保护方法，下面结合图5和图6进行详细说明。
71.如图5所示，图5为本申请实施例的igbt模块的热保护方法涉及的igbt模块的热保护系统的方框示意图，该的igbt模块的热保护系统包括：整车控制器、仪表、电机控制器、水泵、散热器、风扇等。整车控制器检测驾驶员扭矩请求，当驾驶员所需扭矩大于一定值，控制冷却系统开始工作，保证产出的热量能及时散去。散热器和风扇给冷却液降温。仪表显示系统状态，当冷却系统故障和电机控制器限功率时提示驾驶员进站维修。
72.如图6所示，该igbt模块的热保护方法包括以下步骤：
73.s601，整车上电，各系统完成初始化。
74.s602，驾驶员ready，车辆准备行驶。
75.s603，判断驾驶员扭矩需求，若需求扭矩大于一定值(考虑水泵启动要一定时间，此扭矩值要小于t1)，或系统温度较高。
76.s604，整车控制器请求冷却系统开始工作。
77.s605，判断冷却系统是否有故障，如果是，执行步骤s606，否则，执行步骤s608。
78.s606，将最大可用扭矩和功率限制到t2、p2。
79.s607，仪表提示冷却系统故障和整车限功率，提示驾驶员进站维修
80.s608，冷却系统开始工作。
81.根据本申请实施例提出的igbt模块的热保护方法，可以检测车辆的冷却系统是否故障，并在检测到冷却系统故障时，将车辆的电机控制器的当前最大扭矩和当前最大功率分别降至预设最大扭矩和预设最大功率，并在提示冷却系统故障的同时，根据预设最大扭矩和预设最大功率作为电机控制器的限制值，以控制电机控制器的igbt模块的温度低于损坏温度，解决了相关技术中无法有效实现对igbt模块热保护的问题，使得冷却系统故障在自身不受损害的状态下，保证驾驶员能够将车辆开到维修点进行检测维修，在提高整车可靠性的同时，提高整车安全性。
82.其次参照附图描述根据本申请实施例提出的igbt模块的热保护装置。
83.图7是本申请实施例的igbt模块的热保护装置的方框示意图。
84.如图7所示，该igbt模块的热保护装置10包括：检测模块100、第一控制模块200和第二控制模块300。
85.其中，检测模块100用于检测车辆的冷却系统是否故障；
86.第一控制模块200用于在检测到冷却系统故障时，将车辆的电机控制器的当前最大扭矩和当前最大功率分别降至预设最大扭矩和预设最大功率，其中，预设最大扭矩小于当前最大扭矩，预设最大功率小于当前最大功率；以及
87.第二控制模块300用于在提示冷却系统故障的同时，根据预设最大扭矩和预设最大功率作为电机控制器的限制值，以控制电机控制器的igbt模块的温度低于损坏温度。
88.可选地，在将车辆的当前最大扭矩和当前最大功率分别降至预设扭矩和预设功率之前，第一控制模块200还包括：
89.识别单元，用于在冷却系统停止工作时，根据igbt模块的温升曲线识别满足温升可通过条件的最大电流；
90.计算单元，有基于最大电流计算各转速下的预设扭矩和预设功率。
91.可选地，还包括：
92.采集模块，用于采集igbt模块的实际温度；
93.提醒模块，用于在实际温度高于预设温度，且检测到冷却系统无故障时，根据预设最大扭矩和预设最大功率作为实际限制值，并进行异常提醒。
94.可选地，第一控制模块200包括：
95.第一获取单元，用于获取电动汽车的实际车速；
96.匹配单元，用于根据实际转速匹配对应的预设最大扭矩和预设最大功率。
97.可选地，在检测车辆的冷却系统是否故障之前，检测模块100还包括：
98.第二获取单元，用于获取驾驶员的当前扭矩需求和igbt模块的实际温度；
99.发送单元，用于在当前扭矩需求大于预设阈值，或者实际温度高于预设温度时，发送冷却请求至冷却系统。
100.需要说明的是，前述对igbt模块的热保护方法实施例的解释说明也适用于该实施例的igbt模块的热保护装置，此处不再赘述。
101.根据本申请实施例提出的igbt模块的热保护装置，可以检测车辆的冷却系统是否故障，并在检测到冷却系统故障时，将车辆的电机控制器的当前最大扭矩和当前最大功率分别降至预设最大扭矩和预设最大功率，并在提示冷却系统故障的同时，根据预设最大扭矩和预设最大功率作为电机控制器的限制值，以控制电机控制器的igbt模块的温度低于损坏温度，解决了相关技术中无法有效实现对igbt模块热保护的问题，使得冷却系统故障在自身不受损害的状态下，保证驾驶员能够将车辆开到维修点进行检测维修，在提高整车可靠性的同时，提高整车安全性。
102.此外，如图8所示，本申请实施例还提出了一种车辆20，该车辆20包括上述的igbt模块的热保护装置10。
103.根据本申请实施例提出的车辆，通过上述的igbt模块的热保护装置，解决了相关技术中无法有效实现对igbt模块热保护的问题，使得冷却系统故障在自身不受损害的状态下，保证驾驶员能够将车辆开到维修点进行检测维修，在提高整车可靠性的同时，提高整车安全性。
104.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
105.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个
等，除非另有明确具体的限定。
106.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
107.应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
108.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。