一種判斷冷卻系統(tǒng)能否滿足電力電子箱的冷卻要求的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種判斷冷卻系統(tǒng)能否滿足電力電子箱PEB的冷卻要求的方法。所述電力電子箱包括功率器件IGBT，IGBT包括芯片和基板，其中基板設(shè)置在芯片的底部，在基板底部設(shè)置有水冷板，該冷卻系統(tǒng)通過經(jīng)過水冷板的冷卻液冷卻PEB。
【專利說明】—種判斷冷卻系統(tǒng)能否滿足電力電子箱的冷卻要求的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源汽車，特別是電動(dòng)車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)，并且尤其涉及一種判斷冷卻系統(tǒng)能否滿足電力電子箱的冷卻要求的方法，由此診斷冷卻系統(tǒng)在水循環(huán)過程中出現(xiàn)問題。

【背景技術(shù)】
[0002]為了保證電動(dòng)汽車的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能，需要其冷卻系統(tǒng)正常、高效地工作。當(dāng)前電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般采用水冷方式，其水冷循環(huán)路徑包括了:冷凝水箱一電動(dòng)水泵一電機(jī)控制器(電力電子箱)一電機(jī)一冷凝水箱，請(qǐng)參見本發(fā)明的圖1。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的冷卻系統(tǒng)的管路較長，容易出現(xiàn)水泵堵轉(zhuǎn)、管路堵塞、水路泄露、冷卻液路存在氣泡等故障，從而導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)達(dá)不到預(yù)計(jì)的冷卻效果，降低電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性倉泛。
[0004]因此，需要一種方法有效及時(shí)地診斷冷卻系統(tǒng)是否發(fā)生了故障。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目的公開一種判斷冷卻系統(tǒng)能否滿足電力電子箱PEB的冷卻要求的方法，其特征在于，所述電力電子箱包括功率器件IGBT，IGBT包括芯片和基板，其中基板設(shè)置在芯片的底部，在基板底部設(shè)置有水冷板，該冷卻系統(tǒng)通過經(jīng)過水冷板的冷卻液冷卻PEB，
該方法包括以下步驟:
步驟A:計(jì)算冷卻液溫度到基板溫度的實(shí)際溫升AT，
步驟B:計(jì)算標(biāo)定溫升ΛΤ’，其中，AT’ = Rca*P，Rca是IGBT基板與冷卻液之間的熱阻，P是IGBT的損耗功率，
步驟C:計(jì)算實(shí)際溫升Λ T與標(biāo)定溫升AT’的差值β= ΛΤ-ΛΤ’，當(dāng)β大于預(yù)定值時(shí)，判定所述冷卻系統(tǒng)不能滿足PEB的冷卻要求。
[0006]優(yōu)選地,通過下式計(jì)算所述Rca:
Rca = Rcs+Rsa，
Rcs是IGBT基板與水冷板之間的熱阻，Rsa是水冷板與冷卻液之間的熱阻，
通過下式計(jì)算所述P:
P = U*I*(l-n)，其中U為IGBT工作電壓，I為IGBT工作電流，η為IGBT工作效率。
[0007]本發(fā)明有效地解決了冷卻系統(tǒng)故障診斷難、成本高的問題，通過溫度模型能夠有效地發(fā)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)存在問題。本發(fā)明的技術(shù)方案成本低、易實(shí)現(xiàn)，且可靠性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]在參照附圖閱讀了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】以后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更清楚地了解本發(fā)明的各個(gè)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些附圖僅僅用于配合【具體實(shí)施方式】說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而并非意在對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。其中，
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)的溫度傳感器安裝示意圖。
[0009]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的判斷冷卻系統(tǒng)能否滿足電力電子箱的冷卻要求的方法的步驟示意圖。
[0010]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電力電子箱的IGBT的熱阻分布示意圖示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。在下面的描述中，為了解釋的目的，陳述許多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)方面的透徹理解。
[0012]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)的溫度傳感器安裝示意圖。如圖1所示，電力電子箱(PEB, Power Electronics Box)包括功率器件 IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor), IGBT包括芯片和基板，其中基板設(shè)置在芯片的底部，在基板底部設(shè)置有水冷板，該冷卻系統(tǒng)通過經(jīng)過水冷板的冷卻液冷卻PEB。
[0013]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可以在電力電子箱的水冷板冷卻液進(jìn)口處設(shè)置溫度傳感器Tl，用于測(cè)量冷卻液的溫度；以及在IGBT的基板處設(shè)置溫度傳感器T2，用于測(cè)量基板的溫度，這是因?yàn)樵贗GBT工作時(shí)，其表面溫度不易測(cè)量，且熱量主要是通過底部基板傳導(dǎo)到水冷板。因此，可以通過控制基板的溫度來調(diào)節(jié)IGBT的溫度。
[0014]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的判斷冷卻系統(tǒng)能否滿足電力電子箱的冷卻要求的方法的步驟示意圖。根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，判斷冷卻系統(tǒng)能否滿足電力電子箱PEB的冷卻要求的方法可以包括以下步驟:
步驟A:計(jì)算冷卻液溫度到基板溫度的實(shí)際溫升AT，這里AT是T2-T1。
[0015]步驟B:計(jì)算標(biāo)定溫升ΛΤ’，其中，AT，= Rca*P，Rca是IGBT基板與冷卻液之間的熱阻，P是IGBT的損耗功率，，
步驟C:計(jì)算實(shí)際溫升Λ T與標(biāo)定溫升AT’的差值β= ΛΤ-ΛΤ’，當(dāng)β大于預(yù)定值時(shí)，判定所述冷卻系統(tǒng)不能滿足PEB的冷卻要求。
[0016]以下結(jié)合圖3關(guān)于電力電子箱的IGBT的熱阻分布示意圖闡述如何計(jì)算得到Λ Τ’。
[0017]首先，計(jì)算IGBT基板與冷卻液之間的熱阻Rea。如圖3所示，IGBT基板與水冷板之間的熱阻為Rcs,通常為0.1-0.2V /W，水冷板與周圍冷卻液之間的熱阻為Rsa, Rsa與冷卻液流量Q相關(guān)，即Rsa=f {Q}，冷卻液流量Q越大，則Rsa越小。因此，基板與冷卻液之間的熱阻 Rca= Rcs+Rsa。
[0018]然后，計(jì)算IGBT的損耗功率P。PEB發(fā)熱部件IGBT功率模塊的損耗功率P =U*I*(l-n)，其中U為IGBT工作電壓，I為IGBT工作電流，η為其工作效率。
[0019]在上述溫度模型中，冷卻液流量Q為標(biāo)定值，即Rsa=f {Q}也為常數(shù)，因此IGBT的標(biāo)定溫升AT’在實(shí)際不同的損耗功率P下，AT’會(huì)隨之變化，通常可以查詢功率-散熱曲線，得到不同功率P下的標(biāo)定溫升AT’。
[0020]如果Λ T-AT’大于預(yù)定值，則表示此時(shí)冷卻回路的冷卻液不能及時(shí)帶走PEB產(chǎn)生的熱量，這也就意味著冷卻液實(shí)際流速低于標(biāo)定值流速Q(mào)，或因?yàn)槔鋮s液不足，或因?yàn)楣苈范氯托孤?，而?dǎo)致冷卻系統(tǒng)不能滿足PEB的冷卻要求。在這種情況下，可以通過整車CAN網(wǎng)絡(luò)，將此冷卻故障標(biāo)志位置位，由儀表盤的相關(guān)警示燈，提醒用戶檢查冷卻系統(tǒng)，這樣能夠使電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冷卻故障得到及時(shí)的處理。
[0021]通過以上實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能夠理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作各種變更和替換。這些變更和替換都落在本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種判斷冷卻系統(tǒng)能否滿足電力電子箱PEB的冷卻要求的方法，其特征在于，所述電力電子箱包括功率器件IGBT，IGBT包括芯片和基板，其中基板設(shè)置在芯片的底部，在基板底部設(shè)置有水冷板，該冷卻系統(tǒng)通過經(jīng)過水冷板的冷卻液冷卻PEB, 該方法包括以下步驟: 步驟A:計(jì)算冷卻液溫度到基板溫度的實(shí)際溫升AT， 步驟B:計(jì)算標(biāo)定溫升ΛΤ’，其中，AT’ = Rca*P，Rca是IGBT基板與冷卻液之間的熱阻，P是IGBT的損耗功率， 步驟C:計(jì)算實(shí)際溫升Λ T與標(biāo)定溫升AT’的差值β= ΛΤ-ΛΤ’，當(dāng)β大于預(yù)定值時(shí)，判定所述冷卻系統(tǒng)不能滿足PEB的冷卻要求。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 通過下式計(jì)算所述Rca:
Rca = Rcs+Rsa， Rcs是IGBT基板與水冷板之間的熱阻，Rsa是水冷板與冷卻液之間的熱阻， 通過下式計(jì)算所述P: P = U*I*(l-n)，其中U為IGBT工作電壓，I為IGBT工作電流，η為IGBT工作效率。
【文檔編號(hào)】G01D21/00GK104422476SQ201310365981
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】韓永杰, 楊樂軍, 張恒 申請(qǐng)人:上海汽車集團(tuán)股份有限公司