用于產生信號的系統的制作方法
【專利摘要】本發明在于提供一種用于產生信號的系統。一種用于監測電力電子系統的健康狀態的系統和方法。獲得表示電路元件的初始的期望溫度的數據以及電路元件的電參數的初始值。將電脈沖施加到電路元件以加熱電路元件。在電脈沖衰減到預定值之后，感測電路元件的電參數并獲得電參數的后續值。基于電路元件的初始的期望溫度、電參數的初始值和后續值以及電脈沖的預定值來估計電路元件的后續溫度。基于該后續溫度，產生指示電路元件是否如所期望地操作的信號。
【專利說明】用于產生信號的系統
[0001] 本申請是申請日為2010年07月12日、申請號為201010227413. 5、發明名稱為"用 于產生信號的系統"的發明專利申請的分案申請。
【技術領域】
[0002] 本發明涉及一種用于監測電力電子系統的健康狀態的系統和方法。
【背景技術】
[0003] 電力轉換系統，如中間電力轉換系統和電動機驅動系統已經在汽車應用中得到越 來越多的關注。電力轉換系統通常包括各種電力半導體器件，如電力開關。電力開關可包 括二極管和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT)。許多這樣的半導體器件以高速（通常以幾十千 赫茲（kHz))轉換幾百安（A)和幾百伏（V)。在這些轉換操作期間，半導體器件可以以千瓦 (kWs)為量級散發大量的熱量。此外，大量的熱量可使半導體器件劣化并可導致半導體器件 達到高溫。除非將半導體器件冷卻到較低的溫度，否則半導體器件的高溫可導致半導體器 件劣化或失效。
[0004] 各種材料可被用于制造半導體器件。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溫度。如果用于制造半導體器件的材料過熱，則除非將半導體器 件冷卻到較低的溫度，否則半導體器件可劣化或失效。此外，半導體器件的劣化或失效可導 致汽車中的電力轉換系統劣化或失效。
[0005] 許多因素可影響半導體器件的性能或使半導體器件的性能劣化。例如，高的電應 力和大的溫度漂移可降低半導體器件或作為半導體器件的一部分的模塊的性能。隨著半導 體器件溫度的升高，半導體器件的性能可降低。
[0006] 各種電子器件已被用于測量半導體器件的溫度。例如，熱電偶、熱敏電阻器或光熱 傳感器已在半導體模塊中被用作溫度傳感器。然而，被用作溫度傳感器的這些器件既不提 供原位響應也不提供瞬時響應。
[0007] 此外，各種電子器件中固有的電溫度敏感參數（TSP)已被用于確定半導體器件的 溫度。TSP可包括半導體器件的電壓降、飽和電壓和柵極閾值電壓。例如，半導體器件可以 是二極管、雙極型晶體管、IGBT或場效應晶體管（FET)。利用TSP可計算半導體器件的溫度 并可推出半導體器件的熱性能。然而，TSP很大程度上依賴于半導體器件的操作條件，通常 需要測量影響半導體器件的操作的多重因素。例如，半導體器件的電壓很大程度上依賴于 操作條件，如電流、偏壓和動態躍遷。此外，級聯子系統的相互作用可導致半導體器件中的 TSP的測量不準確。
【發明內容】
[0008] 提供一種用于監測電力電子系統的健康狀態的系統和方法。該系統包括存儲介質 和控制器。該控制器與所述存儲介質進行通信，所述控制器被構造為執行用于產生信號的 方法。
[0009] 還提供了至少一個處理器可讀的存儲介質。該存儲介質具有在該存儲介質中實現 的處理器可讀的代碼。該代碼被用于為所述至少一個處理器編程以執行產生信號的所述方 法。
[0010] 所述方法包括獲得數據，該數據代表電路元件的初始的期望溫度。此外，獲得電路 元件的電參數的初始值。此外，所述方法包括將電脈沖施加到電路元件。該電脈沖使電路 元件的溫度從初始溫度上升到更高的溫度。在電脈沖衰減到預定值之后，感測電路元件的 電參數并獲得電參數的后續值。一旦獲得電參數的后續值，便基于下列的一個或多個信息 來估計電路元件的后續溫度：電路元件的初始的期望溫度、電參數的初始值和后續值以及 電脈沖的預定值。此外，所述方法包括基于后續溫度產生信號。該信號指示電路元件是否 如所期望地操作。
[0011] 一種用于產生信號的系統，該信號指示電路元件是否如所期望地操作，所述系統 包括：計算機可讀的存儲介質；控制器，與所述存儲介質進行通信，所述控制器被構造為執 行一種方法，該方法包括如下步驟：獲得電路元件的初始的期望溫度和電路元件的電參數 的初始值；將電脈沖施加到電路元件以使電路元件的溫度升高；在電脈沖衰減到預定值之 后，感測電參數以獲得電參數的后續值；基于初始的期望溫度、初始值、后續值和預定值來 估計電路元件的后續溫度；基于后續溫度來產生指示電路元件是否如所期望地操作的信 號。
[0012] 所述電脈沖為電流脈沖，所述預定值為電流值，所述電參數的初始值和后續值為 電壓值。
[0013] 所述電脈沖為電壓脈沖，所述預定值為電壓值，所述電參數的初始值和后續值為 電流值。
[0014] 所述方法還包括將后續溫度與預定溫度進行比較以獲得溫度對比，并基于該溫度 對比產生信號。
[0015] 所述方法還包括基于后續溫度和初始的期望溫度來估計溫差，并基于該溫差產生 信號。
[0016] 所述方法還包括將所述溫差與預定溫差進行比較，并基于該比較產生信號。
[0017] 所述方法還包括基于所述溫差來估計電路元件的熱阻抗，并基于該熱阻抗產生信 號。
[0018] 所述方法還包括基于電路元件的熱阻抗和預定的熱阻抗信息獲得熱阻抗對比，并 基于該熱阻抗對比產生信號。
[0019] 基于估計的電路元件的功率損失來估計電路元件的熱阻抗，該估計的電路元件的 功率損失至少部分地取決于電脈沖。
[0020] 所述方法還包括在電脈沖升高至預定的上限值之后感測電路元件的電參數以獲 得電參數相應的上限值，并基于該相應的上限值和預定的上限值來估計所述估計的功率損 失。
[0021] 所述方法還包括從計算機可讀的存儲介質獲取表示電路元件的初始的期望溫度 的數據以及電參數的初始值，以估計所述后續溫度。
[0022] 所述方法還包括基于所述信號來控制電路元件，以改變電路元件的溫度。
[0023] 所述電脈沖的寬度在1微秒和10分鐘之間。
[0024] 該寬度在1毫秒和10毫秒之間。
[0025] 所述方法還包括由電路元件的熱點獲得初始的期望溫度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1是示出對于電路元件的不同溫度，流過電路元件的電流相對于跨過電路元件 的電壓的一組曲線圖；
[0027] 圖2是示出對于流過電路元件的不同電流，跨過電路元件的電壓相對于電路元件 的溫度的一組曲線圖；
[0028] 圖3是示出用于監測電力電子系統的健康狀態的系統的示意圖；
[0029] 圖4是示出具有開關S2作為電路元件的升壓轉換器（boost converter)的示意 圖；
[0030] 圖5是示出具有開關Si作為電路元件的降壓轉換器（buck converter)的示意圖；
[0031] 圖6是示出具有開關Si作為電路元件的降壓-升壓轉換器（buck-boost converter)的示意圖；
[0032] 圖7是示出監測電力電子系統的健康狀態的方法的流程圖；
[0033] 圖8是示出將圖7的方法應用于圖3的電力轉換系統的一種可能的測試時序的一 組曲線圖；
[0034] 圖9A是示出當圖8的測試時序使電力轉換系統中的電路元件Sal和Sb2導通時，圖 3的相關組件、電壓和電流的不意圖；
[0035] 圖9B是示出當圖8的測試時序使電力轉換系統中的電路元件Sal截止并使電力轉 換系統中的電路元件S b2導通時，圖3的相關組件、電壓和電流的示意圖；
[0036] 圖9C是示出當圖8的測試時序使電力轉換系統中的電路元件Sal和Sb2截止時，圖 3的相關組件、電壓和電流的不意圖；
[0037] 圖10是示出具有增加的應力的電路元件作為電路元件經歷附加循環的曲線圖。
【具體實施方式】
[0038] 本發明的實施例通常提供一種用于產生至少一個信號的系統和方法，所述至少一 個信號指示電路元件（如半導體器件）是否如所期望地操作。基于在電脈沖加熱所述電路 元件之后所估計的電路元件的溫度來產生所述信號。除電路元件的溫度之外，所述系統和 方法還可估計電路元件的溫差和/或熱阻抗以產生信號，該信號指示電路元件是否如所期 望地操作。基于所述信號，可確定電路元件的許多情況，例如，電路元件的可靠性或健康狀 態、電路元件是否過熱、電路元件的劣化或失效、電路元件的性能等等。
[0039] 參照圖1，一組曲線圖示出了一種類型的電路元件（如絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT))在五種不同的溫度下是如何操作的。更具體地講，該組曲線圖示出了電路元件的溫 度是如何影響流過電路元件的電流與跨過電路元件的電壓之間的關系的。例如，曲線10表 示當電路元件的溫度等于_25°C時，電流相對于跨過電路元件的電壓的關系。類似地，曲線 12表示當電路元件的溫度等于25°C時，電流相對于跨過電路元件的電壓的關系，曲線14表 示當電路元件的溫度等于75°C時，電流相對于跨過電路元件的電壓的關系，曲線16表示當 電路元件的溫度等于125°C時，電流相對于跨過電路元件的電壓的關系，曲線18表示當電 路元件的溫度等于175°C時，電流相對于跨過電路元件的電壓的關系。
[0040] 圖2以不同的方式示出圖1的關系。流過電路元件（例如，IGBT)的電流影響跨 過電路元件的電壓與電路元件的溫度之間的關系。例如，曲線20表示當流過電路元件的電 流等于200mA時，跨過電路元件的電壓相對于電路元件的溫度的關系。類似地，曲線22表 示當流過電路元件的電流等于500mA時，跨過電路元件的電壓相對于電路元件的溫度的關 系，曲線24表示當流過電路元件的電流等于1000mA時，跨過電路元件的電壓相對于電路元 件的溫度的關系，曲線26表示當流過電路元件的電流等于1500mA時，跨過電路元件的電 壓相對于電路元件的溫度的關系。因此，流過電路元件的電流的變化影響跨過電路元件的 電壓與電路元件的溫度之間的關系。因為圖2中示出的曲線通常為線性的，所以式子V = V0+mX(T-T0)或T = T0+(V-V0)/m可表示曲線20、22、24和26中的每條曲線。在一定的偏 置電流條件下，V表示溫度為T時跨過電路元件的電壓降，％表示溫度為?；時跨過電路元 件的電壓降，參數"m"為對應的曲線的斜率。所述系統可在獲得電路元件的溫度T與電壓 V之間的特定關系之前限定溫度L并確定電壓％和參數"m"。一旦所述系統獲得電壓V與 溫度T之間的特定關系，所述系統便可測量在已知的偏置電流條件下跨過電路元件的電壓 V以獲得溫度T。因此，電路元件用作溫度傳感器或溫度檢測器。
[0041] 幾個重要因素確定電路元件的溫度。一個重要參數是電路元件的熱損失（P)。另 一個重要參數是電路元件的熱阻抗。
[0042] 許多因素可使電路元件中的熱阻抗增加，特別是在電路元件遭受長期的應力之 后。高的電應力、大的溫度漂移、結構缺陷、物理缺陷（physical imperfection)或其組合 可使電路元件的熱阻抗增加。結構缺陷和物理缺陷包括裂紋、脫落（lifting off)、電子遷 移等并可形成在電路元件中的不同位置中，例如，在電路元件中的連接層中或金屬接觸中。 使電路元件中的熱阻抗增加的此類因素可指示電路元件的退化、劣化或失效。此外，此類因 素可指示電路元件的期望的可靠性和健康狀態。
[0043] 當電路元件中的熱阻抗增加時，在相同的熱功率損失下，電路元件以高于電路元 件中的熱阻抗增加之前的速率的速率加熱。因此，電路元件以高于沒有電應力、溫度漂移、 結構缺陷和/或物理缺陷的電路元件的速率的速率加熱。當電路元件以更高的速率加熱 時，電路元件的溫度也以更高的速率增加。
[0044] 電路元件的溫度和/或溫度變化的速率可指示電路元件是否具有一個或多個問 題。例如，電路元件超過其正常值或期望值的溫度可指示電路元件高度疲勞且性能降低。此 夕卜，電路元件的溫度和/或溫度變化的速率可用于確定電路元件的可靠性或健康狀態、電 路元件是否過熱、電路元件是否失效或是否低于期望的性能級別、或者使其未如所期望地 操作的其他方面。
[0045] 參照圖3,提供用于產生信號32的系統30。信號32指示支撐在基底上的電路元 件是否如所期望地操作。在汽車中，圖3的系統30被應用于電源36和三相永磁同步電動 機（PMSM)(下文中稱為"電動機"）38之間的電力轉換系統34。然而，在其他電力電子拓撲 結構中，系統30可確定電路元件是否如所期望地操作。例如，系統30可基于電路元件在升 壓轉換器（在圖4中進行通常性地示出）、降壓轉換器（在圖5中進行通常性地示出）或降 壓-升壓轉換器（在圖6中進行通常性地示出）中的操作方式來產生信號32。以一體的方 式描述系統30及其操作方法以便于理解本發明的各方面。
[0046] 再次參照圖3，系統30包括控制器40或一些其他類型的可編程邏輯器件以實現產 生信號32的方法，信號32指示電路元件是否如所期望地操作。為了實現所述方法，控制器 40執行嵌入有所述方法或以所述方法進行編碼的計算機程序或算法。
[0047] 如圖3所示，系統30包括存儲介質42 (下文中稱為"存儲器"如計算機可讀的 存儲介質）以存儲嵌入有所述方法或以所述方法進行編碼的程序或算法。圖3的存儲器42 被示出為控制器40的一部分。然而，存儲器42可位于系統30的任意合適的部分。除存儲 計算機程序或算法之外，存儲器42還為控制器40存儲關于電路元件的數據或信息以實現 所述方法。例如，存儲器42存儲表示跨過電路元件的電壓與電路元件的溫度之間的關系的 查找表或式子。此外，存儲器42可存儲允許的最大熱點溫度（hot spot temperature)和 最大熱阻抗。此外，存儲器42存儲電路元件的初始的期望溫度以及電路元件的電參數的初 始值。
[0048] 電路元件的電參數的初始值與加熱電路元件之前施加到電路元件的電壓或電流 的值相對應。電參數是電壓還是電流取決于系統30的構造。因此，電參數的初始值可以是 電壓值或電流值。
[0049] 為了進一步描述系統30及方法，系統30被應用于圖3的電力轉換系統34。如所 示，電力轉換系統34包括電力開關44。盡管每個電力開關44包括兩種類型的電路元件， 艮P，二極管和IGBT，但是電力開關44中的每個電力開關仍可被稱為電路元件。電力開關44 中的二極管被標記成和D e2，而電力開關44中的IGBT分別被標記成Sal、 Sa2、S bl、Sb2、Scl 和 Sc2。
[0050] 圖3的電力轉換系統34包括驅動系統逆變器（下文中稱為"逆變器")46。逆變器 46包括電力開關44,電力開關44用于轉換來自電源36(如電池）的電力以驅動汽車中的 電動機38。更具體地講，電力轉換系統34中的逆變器46將來自電源36的直流電流（DC) 轉換成交流電流或電動機相位電流i a、ib和i。（在圖3中示出）。在操作中，電動機相位電 流ia、i b和i。驅動電動機38。為了驅動電動機38,控制器40根據預定義的模式調節進入 到電動機38的繞組中的電動機相位電流i a、ib和i。。特別地，取決于電力轉換系統34的具 體構造，逆變器46可包括任意數目的電力開關44或電路元件。
[0051] 如圖3所示，電力轉換系統34包括電流傳感器CSa、CSb和CS。，如霍爾效應電流傳 感器。電流傳感器CS a、CSb和CS。與每個相位串聯安裝并為控制器40提供相應的反饋信號 。、4和Ls(也在圖3中示出）。反饋信號i as、ibs和ies嵌入有流過電動機38的相應的繞 組的電流的量或以流過電動機38的相應的繞組的電流的量進行編碼。控制器40接收并處 理反饋信號i as、ibs和ies以控制電動機相位電流ia、i b和i。，從而根據存儲在存儲器42中 的預定義的模式而使電動機相位電流ia、ib和i。流過電動機38的相應的繞組。
[0052] 如圖3所示，控制器40將至少一個控制信號50傳輸到電力轉換系統34中的逆變 器46。逆變器46接收控制信號50以控制逆變器46的開關構造并因此控制流過電動機38 的相應的繞組的電流的量。所述開關構造是逆變器46中的電力開關44的一組開關狀態。 通常，逆變器46的開關構造確定逆變器46如何將電力從電源36轉換到電動機38。
[0053] 為了控制逆變器46的開關構造，逆變器46基于控制信號50將逆變器46中的每 個電力開關44的開關狀態變成導通狀態或者截止狀態。為了將電力開關44轉換成導通狀 態或者截止狀態，逆變器46控制施加到每個電力開關44的柵極電壓（V g)并因此控制每個 電力開關44的開關狀態。柵極電壓Vgal、Vga2、Vgbl、Vg b2、VgedPVge2 (在圖3中示出）控制 相應的電力開關44的開關狀態。改變逆變器46中的一個或多個電力開關44的開關狀態 可改變逆變器46的開關構造并因此改變逆變器46將電力從電源36轉換到電動機38的方 式。
[0054] 電力轉換系統34可包括多個電壓傳感器，電壓傳感器在圖3中被標記成Val、V a2、 Vbl、Vb2、Vcl和Vc2。取決于逆變器46中的電力開關44的數目，電力轉換系統34可包括更少 的或另外的電壓傳感器。電壓傳感器測量跨過逆變器46中的相應的電路元件的電壓。更 具體地講，電壓傳感器V al測量跨過具有IGBT心和二極管Dal的電力開關44的電壓（Val)。 同樣，電壓傳感器V a2測量跨過具有IGBT 532和二極管Da2的電力開關44的電壓（Va2)，電壓 傳感器V bl測量跨過具有IGBT Sbl和二極管Dbl的電力開關44的電壓（Vbl)，電壓傳感器V b2 測量跨過具有IGBT Sb2和二極管Db2的電力開關44的電壓（Vb2)，電壓傳感器Vu測量跨過 具有IGBT Sel和二極管Du的電力開關44的電壓（VJ，電壓傳感器ν?測量跨過具有IGBT 3。2和二極管〇。2的電力開關44的電壓（VJ。來自電壓傳感器的電壓測量沿著電通信路徑 54通過反饋信號52傳輸到控制器40。此外，電力轉換系統34可包括差分放大器或隔離放 大器以放大反饋信號52,反饋信號52嵌入有來自電壓傳感器V^V^VbpVbyVd和ν ?的電 壓測量或以來自電壓傳感器Val、Va2、Vbl、V b2、Vu和火2的電壓測量進行編碼。此外，電力轉 換系統34可包括模數（A/D)轉換器，A/D轉換器用于數字化差分放大器或隔離放大器的輸 出，以使控制器40以數字格式接收具有電壓測量的反饋信號52。
[0055] 如圖3所示，控制器40可以是電子器件診斷系統56的一部分。電子器件診斷系 統56監測汽車中的電力轉換系統34并能夠診斷電力轉換系統34中的各種電子器件的問 題。可選地，控制器40可以是汽車中的電力轉換系統34的一部分。例如，控制器40可以 是逆變器46的一部分或者電力轉換系統34的其他部分。
[0056] 參照圖7,提供了示出產生信號32的方法的步驟的高級流程圖60。流程圖60包 括步驟62、64、66、68、70、72、74、76、78、80和82。產生信號32的方法可通過編入到系統30 的合適的可編程邏輯器件（如控制器40)中的軟件程序、機器可執行代碼或算法來實現。盡 管在流程圖60中示出的不同步驟示出為以時間順序發生的，但是至少一些步驟可以以不 同的順序發生，并且一些步驟可同時執行或者不可同時執行。
[0057] 所述方法可應用于在幾百微秒到幾十秒之間估計電力轉換系統34中的電路元件 的暫態熱阻抗或穩態熱阻抗。可選地，所述方法可應用于任意合適的時間長度。
[0058] 可在電力轉換系統34的起動和/或關閉過程期間或者當電動機38沒有運轉時執 行所述方法。此外，可在逆變器46正常的操作循環中斷期間執行所述方法。在將所述方法 應用于系統30之后，可恢復電力轉換系統34的正常運行。
[0059] 圖8通常性地示出應用所述方法的一種可能的測試時序，而圖9Α、圖9Β和圖9C示 出與圖8中示出的測試時序關聯的相關組件、電壓和電流。貫穿所述方法的論述，參照圖3、 圖9Α、圖9Β和圖9C中示出的系統30及其組件以便于理解本發明的各方面。盡管圖8、圖 9Α、圖9Β和圖9C進一步描述了系統30及產生信號32的方法，但是，這里描述和示出的測 試時序不應該被解釋為將本發明限于任何具體的操作、實現方式或構造。此外，下文中所描 述的開關構造的模式作為示例，并非描述了逆變器46的全部可能的開關構造。
[0060] 流程圖60示出了一種可能的測試時序的實現方式。為了實現所述測試時序，圖8 的波形圖以預測試區域開始，預測試區域與時間t = 1之前的區間對應。在時間t = 1處， 控制器40導通開關Sal和Sb2以廣生具有已知幅值（在本不例中略商于電流Ilimit2)的小的 回路電流I 1(rap的電脈沖。回路電流在開關Sal和Sb2導通時流過開關Sal和S b2，并在開關Sai 截止之后而開關Sb2保持導通時流過二極管D b2和開關Sb2。在回路電流IlOTP流動時測量跨 過電路元件的電壓降。基于所測量的電壓降和已知的電流幅值，控制器40可估計電路元件 的內部溫度。然后，可再次導通開關S al和Sb2以將回路電流提高（pump)到更高的電流（在 本示例中為電流Ilimitl)，該電流在時間t = 2和時間t = 3之間通過相同的電路元件進行傳 導以加熱電路元件。時間可以足夠長，以使電路元件的內部溫度相對穩定在它們的高溫下， 并可估計穩態熱性能。或者，時間可以是短暫的，并可估計暫態熱阻抗。接著，通過截止全部 開關來結束加熱循環，控制器40將回路電流I lOTP的強度降低到等于或接近電流Ilimit2，如圖 8中的時間t = 4處所示。再次測量跨過器件的電壓降，并且控制器40估計電路元件的內 部溫度。基于所估計的初始的內部溫度和最終溫度，可估計電路元件中的溫度增加。此外， 控制器40可基于電路元件中的功率損失以及相應的溫度增加來估計電路元件的熱阻抗。
[0061] 為了傳送高幅值的電流Ilimitl，控制器40控制主功率電路在預期的幅值附近調節 負載電流。類似地，這種方法可被用于在更小級別的電流I liniit2附近調節電流。然而，如果 電流非常小，則電力轉換系統34可包括偏置電路，該偏置電路用于在逆變器46運行 時以近似恒定的速率在電路元件中產生電流I limit2。
[0062] 圖8示出根據所述一種可能的測試時序的波形圖90、92、94、96和98。當電動機 38的速度相對低或速度為零時，時間t = l、t = 2、t = 3和t = 4表示不重疊的時間。當 電動機38的速度低或速度為零時，可忽略電動機38的關聯的反電動勢（back EMF)，并且逆 變器46極少地或者根本不調制電動機電流（IlMP)。在時間七=1、七=2、七=3和七=4 處，控制器40通過控制信號50控制逆變器46,以使電動機電流（I 1(K)P)續流（free-wheel) 并使電動機電流（W變化的速率相對低。當電動機電流（IlMP)變化的速率相對低且逆變 器46相對較少地調節電動機電流時，可忽略來自逆變器46中的電路元件的任何開關噪聲 并也可忽略開關損失。在時間七=1、七=2、七=3和七=4處，逆變器46從控制器40接 收控制信號50,以使柵極電壓Vg al處于OFF狀態（見波形圖90)，柵極電壓Vgb2處于0N狀 態（見波形圖92)，IGBT Sal&于截止狀態，IGBT Sb2處于導通狀態。當電動機電流（Ι?ΜΡ) 變化的速率相對低且開關噪聲可忽略時，跨過電路元件的電壓是相對穩定的，并且電壓傳 感器（例如，^ 32、￥131、￥132、11和火2)可獲得具有較高精度的電壓測量。
[0063] 如圖8所示，波形圖90和92表示逆變器46基于從控制器40傳輸的控制信號50 而施加到電力開關44的柵極電壓（V g)。回想一下，柵極電壓Vgal、Vga2、Vgbl、Vg b2、^^和 Vgc2 (在圖3中示出）控制相應的電力開關44的開關狀態。在本測試時序中，波形圖90指 示施加到IGBT Sal的柵極電壓Vgal，而波形圖92指示施加到IGBT Sb2的柵極電壓Vgb2。
[0064] 圖8的波形圖94示出控制器40施加到電路元件的電脈沖。圖8的電脈沖被示出 為施加到電路元件的電動機電流（Ι ?ΜΡ)。電脈沖的電動機電流（I1(K)P)表示在逆變器46的 任一具體的開關構造期間流過電動機38的電流。然而，應該理解的是，施加到電路元件的 電脈沖可以是施加電壓而非電流的電壓信號。控制器40從電流傳感器CS a、CSb和CS。（在 圖3中示出）接收反饋信號ias、ibs和i。,，以在時間t = l、t = 2、t = 3和t = 4處以期望 的電流級別獲得電脈沖。例如，控制器40可基于反饋信號ias、ibs和i es來控制逆變器46， 以在時間t = 2和t = 3處獲得與電流Ilimitl相等的電動機電流（IlMP)并在時間t = 1和 t = 4處獲得與電流Ilimit2相等的電動機電流（Ι1ΜΡ)。電流Ilimitl和I limit2 (在圖8中示出） 表示電動機電流（Ι1ΜΡ)的兩個不同的預定值，控制器40可從存儲器42獲取所述兩個不同 的預定值并可作為電脈沖的一部分將其施加到電路元件。
[0065] 圖8的波形圖96指示從電路元件測得的電參數，電參數與隨時間施加到電路元件 的波形圖94相對應。因為圖8的電脈沖被示出為施加到電路元件的電動機電流（Ι ?ΜΡ)，所 以波形圖96表不的電參數為電壓。在本不例中，系統30包括電壓傳感器Val、V a2、Vbl、Vb2、 11和乂。2(在圖3中示出），電壓傳感器1 1、￥32、￥131、￥132、11和1 2用于感測跨過電力轉換系 統34中的每個電路元件的電參數以獲得波形圖96。
[0066] 圖8的波形圖98指示將電脈沖施加到電路元件之前的電路元件的溫度以及將電 脈沖施加到電路元件之后的電路元件的溫度。例如，在波形圖98中示出的電路元件的溫度 可表示電力開關44的熱點溫度。溫度T initial表示（例如，在時間t = l之前）電路元件的 初始溫度。例如，在時間t = 1時,Tinitial可表示電動機38起動之前的電路元件的溫度、當 車輛"鑰匙接通（key on)"時的電路元件的溫度、當車輛停在紅燈處時的電路元件的溫度、 當"鑰匙切斷（key off)"不久之后的電路元件的溫度或者當電力轉換系統34以相對低的 速率運行或空閑時的其他時間的電路元件的溫度。溫度T md表示（例如，在時間t = 3之 后或者當電路元件的內部溫度被加熱到大于電路元件的初始溫度的值時）電路元件的最 終溫度（end temperature)。
[0067] 再次參照圖7,流程圖60的步驟62包括獲得表示電路元件的初始的期望溫度的數 據。可基于預先存儲的特性數據、跨過電路元件的電壓以及通過電路元件的電流來計算所 述初始的期望溫度。根據圖8中示出的所述一種可能的測試時序，可在預熱時間期間（例 如，在時間t = 1處或在時間t = 1附近）獲得電路元件的初始的期望溫度。可選地，可從 電力轉換系統34中的熱傳感器獲得初始的期望溫度。當沒有電流通過電路元件時，功率損 失為零并且電路元件可處于與換熱器和冷卻劑的溫度相同的溫度。熱傳感器感測一個或多 個電路元件、換熱器或冷卻通道的溫度，并為控制器40提供嵌入有電路元件的溫度或以電 路元件的溫度進行編碼的信號。此外，在基于預先存儲的數據所計算的溫度與從溫度傳感 器所報告的在一定程度內不匹配的情況下，控制器40可對電路元件的初始的期望溫度進 行重新編程或重新標定，以使存儲在控制器40的存儲器42中的查找表或式子反映出電路 元件是如何響應溫度的變化的。
[0068] 在另一示例中，初始的期望溫度與在加熱電路元件之前（例如，在時間t = 1附 近）的電路元件的期望的溫度對應。可在電路元件被標定時獲得初始的期望溫度并將其存 儲在存儲器42中。電路元件的標定可發生在電路元件相對冷且尚未經歷許多操作循環時。 在這樣的示例中，控制器40可接收嵌入有電路元件周圍的冷卻通道、換熱器或環境的溫度 或以電路元件周圍的冷卻通道、換熱器或環境的溫度進行編碼的信號以標定初始的期望溫 度。電路元件的標定還可發生在不同的溫度時以計算電路元件所對應的參數"m"。這個過 程可在可控制溫度的溫控室（temperature chamber)中進行。或者，通過在高功率下對系 統操作足夠長的時間以加熱電路元件、換熱器和冷卻通道，可使除環境溫度之外的電路元 件的不同溫度成為可能。然后，關閉系統足夠長的時間，以使電路元件大致處于與換熱器或 冷卻通道的溫度相同的溫度。在這種條件下，控制器40可為第二標定點采集相應的電壓和 電流。基于從第一標定點和第二標定點采集的數據，可計算斜率參數"m"。
[0069] 控制器40可利用圍繞半導體芯片的冷卻劑或換熱器的溫度來標定初始的期望溫 度。例如，當電路元件已經截止足夠長的時間并因此相對冷時，控制器40可獲得圍繞具有 電路元件的半導體芯片的冷卻劑或換熱器的溫度，從而獲得電路元件的初始的期望溫度。 換熱器的溫度傳感器可感測換熱器的溫度。類似地，入口處的冷卻劑溫度傳感器可感測冷 卻劑的溫度以提供電路元件的初始的期望溫度。
[0070] 如圖9A、圖9B和圖9C所不，所述一種可能的測試時序包括基于電力轉換系統34 中的電力開關44及其電路元件兩者的操作方式來產生信號32。第一電力開關44具有IGBT S al和二極管Dal，而第二電力開關44具有IGBTSb2和二極管Db2。
[0071] 在步驟64,獲得電路元件的電參數的初始值。如上所述，電參數的初始值可以是電 壓值或電流值。當電路元件在初始的期望溫度或接近初始的期望溫度時（例如，在時間t =1附近）或者當控制器40接收嵌人有電路元件周圍的冷卻齊IJ或換熱器的溫度或以電路 元件周圍的冷卻劑或換熱器的溫度進行編碼的信號時，控制器40獲得電參數的初始值。
[0072] 如圖9A和圖10所示，控制器40可控制逆變器46,以當電動機電流（Ι1(Κ)Ρ)變化的 速率相對低且電路元件中的開關噪聲可忽略時在時間t = 1處獲得一個或多個電參數的初 始值。這允許控制器40獲得具有較高精度的電參數的初始值。
[0073] 為了在時間t = 1之前或在時間t = 1附近獲得電參數的初始值，控制器40將 控制信號50傳輸到逆變器46,以在時間t = 1之前導通IGBT Sal和IGBTSb2 (在圖9A中示 出）。在IGBT Sal和IGBT Sb2導通時的逆變器46的這種開關構造下，電流IlOTP流過電動機 38的繞組，相位電流i as近似等于電流ia (或-ib)，相位電流i。近似為零。當IGBT SajP IGBT Sb2 導通時，電動機電流（IlOTP)流過 IGBT Sal 和 IGBT Sb2。當 IGBT Sal 和 IGBT Sb2 保 持導通時，電動機電流（Ι?ΜΡ)的量值增加（如在時間t = 1之前當柵極電壓Vgal和Vga2為 "on"時圖8中的波形圖94所示）。當圖9A的電流I lOTP變為略高于電流Ilimit2時（如在緊 接著時間t = 1之前圖8中的波形圖94示出的），控制器40傳輸控制信號50以使IGBT Sal 截止并將IGBT Sb2保持在導通狀態。當IGBT Sal截止且IGBT Sb2保持導通時，電動機電流 (I1(K)P)流過IGBT 5)32和二極管Da2。為了使IGBT Sal截止，控制信號50將柵極電壓￥以切 換到OFF狀態。為了將IGBT Sb2保持在導通狀態，控制信號50將柵極電壓Vgb2保持在0N 狀態。當柵極電壓Vg al切換到OFF時（如在緊接著時間t = 1之前圖8中的波形圖90示 出的），IGBT Sal變為截止且電流IlOTP逐漸減小（如在時間t = 1之前和在時間t = 1之 后波形圖94所示）。
[0074] 當電流I1(K)P在時間t = 1處近似等于電流Iliniit2時，如圖8中的波形圖94所示，感 測電路元件的電參數的初始值并沿著通信路徑54通過反饋信號52將其傳輸到控制器40。 在本示例中，電參數為電壓，如圖8中的波形圖96所示。當電流I lOTP在時間t = 1處近似 等于電流Ilimit2時（如圖8中的波形圖94所示），為了獲得跨過二極管Da2和IGBT Sb2所 施加的電參數的初始值，如圖9B所示，電壓傳感器Va2感測跨過二極管D a2的電壓（Va2)，電 壓傳感器Vb2感測跨過IGBT Sb2的電壓（Vb2)。在時間t = 1附近的電參數Va2指示當逆變 器46中的電路元件處于相對低溫并且流過逆變器46的電脈沖具有相對低的電流量值（如 時跨過二極管Da2的電壓，在時間t = 1附近的電參數Vb2指示當逆變器46中的電路 元件處于相對低溫并且流過逆變器46的電脈沖具有相對低的電流量值（如Ilimit2)時跨過 IGBT Sb2的電壓。來自電壓傳感器的電壓測量Va2和Vb2為反饋信號52沿著通信路徑54能 夠傳輸到控制器40的電參數的兩個初始值的示例。在逆變器46的其他開關構造中，控制 器40能夠獲得電力轉換系統34中的其他電路元件的電參數的初始值。
[0075] 在圖7中示出的流程圖60的步驟66，將電脈沖施加到本測試時序中描述的以及圖 9A、圖9B、圖9C和圖10中示出的電路元件（例如，IGBT Sal、二極管Dal、IGBT SbjP /或二 極管Db2)。控制器40將控制信號50傳輸到電力轉換系統34中的逆變器46,以將電脈沖施 加到電路元件。電脈沖加熱電路元件，從而使電路元件的溫度從初始溫度上升到高于初始 溫度的值。
[0076] 施加到逆變器46中的每個電路元件的電脈沖可以是電流脈沖或電壓脈沖。如果 電脈沖為電壓脈沖，則電脈沖具有電壓值。類似地，如果電脈沖為電流脈沖，則電脈沖具有 電流值。圖8的波形圖94示出電脈沖為電流脈沖。
[0077] 如圖8中的波形圖94所示的電脈沖可以是短的（一秒鐘的若干分之幾或更短）， 也可以是長的（幾十秒或更長）。例如，取決于系統30的構造，電脈沖可在幾百微秒到幾十 秒之間。
[0078] 如圖9A和圖10所示，控制器40可控制逆變器46以將電脈沖施加到逆變器46中 的一個或多個電路兀件。例如，為了將電脈沖施加到具有IGBT 531的第一電力開關44和具 有IGBT Sb2的第二電力開關44,控制器40將控制信號50傳輸到逆變器46以在時間t = 1 和t = 2之間導通IGBT Sal和IGBT Sb2 (在圖8中示出）。如在時間t = 1和t = 2之間的 圖8中的波形圖94所示，流過電動機38的繞組的電流IlOTP的量值增加直到控制器40將柵 極電壓Vg al切換到OFF。當柵極電壓Vgal被切換到OFF時（如在時間t = 2之前圖8中的 波形圖90所示），IGBT Sal變為截止且電流IlMP逐漸減小。當圖9A的電流IlOTP在時間t = 1和t = 2之間變得略高于電流IliDlitl (如圖8中的波形圖94通常性地示出的）時，控制器 40在時間t = 2之前傳輸控制信號50以截止IGBT Sal并將IGBT Sb2保持在導通狀態。當 柵極電壓Vgal被切換到OFF時（如在時間t = 1和t = 2之間圖8中的波形圖90所示）， IGBT Sal變為截止且電流IlOTP逐漸減小（如在時間t = 1和t = 2之間圖8中的波形圖94 所示）。當電流IlMP減小太多而遠離電流Ilimitl時，可再次導通IGBT SjPIGBT Sb2以將回 路電流提升到高于電流Ilimitl的級別，然后再次截止IGBT Sal以使電流續流（free-wheel)。 重復這種模式以將回路電流維持在高級別（在本示例中為電流I linitl)附近。如果電動機的 反電動勢低，則可以以低速率（如幾百赫茲或更低）重復這種模式。因此，電路元件的損失 主要在傳導方面，并且開關損失很小。電路元件的傳導損失近似等于跨過該電路元件的電 壓降乘以通過電路元件的電流。當電脈沖加熱電路元件時，流過逆變器46的電脈沖具有相 對高的電流量值（如I limitl)。
[0079] 參照圖8,施加到逆變器46中的電路元件的電脈沖將電路元件加熱到更高的溫 度，特別是在時間t = 2和t = 3之間當IGBT Sal可周期性地導通和截止而IGBT Sb2保持 在導通狀態以保持電流I1(MP近似等于電流Ilimitl時。隨著IGBTS al導通和截止，二極管Da2 和IGBT Sb2將加熱到更高的溫度。為了將電動機電流（Ι1ΜΡ)保持在預期的幅值范圍內，可 對本示例的電力開關44中的IGBT 531和IGBT Sb2進行間歇性地調制，以將電脈沖的電流幅 值提高到預期的級別（例如，如圖8中的波形圖94所示的電流I limitl)。或者，當期望更高 電流幅值的電脈沖時，控制器40可控制逆變器46以使IGBT Sal和IGBT Sb2導通更長的時 間，從而將電脈沖斜坡提升（ramp up)到更高的級別。然后，電脈沖（以更高的循環電流） 再次處于續流（free-wheeling)狀態，并能在很小的干擾下記錄電壓和電流。當電脈沖處 于更高的電流時，電路元件的傳導損失更高，這使電路元件的溫度升高。
[0080] 除將電脈沖施加到逆變器46中的一個或多個電路元件之外，控制器40還能在電 脈沖加熱電路元件時獲得跨過電路元件的電參數的值。例如，當電流I 1(MP在時間t = 1和 t = 2之間逐漸減小時（如圖8中的波形圖94所示），電壓傳感器Va2和Vb2可感測電路元 件的電參數V a2和Vb2并沿著通信路徑54通過反饋信號52將其傳輸到控制器40。在時間t =2處當電流I lMP近似為電流Ilimitl時（如圖8中的波形圖94所示），如圖9B所示，電壓 傳感器V a2感測跨過二極管Da2的電壓（Va2)，電壓傳感器Vb2感測跨過IGBT Sb2的電壓（Vb2)。 在時間t = 2處的電參數Va2指示當在逆變器46中加熱電路元件時跨過二極管Da2的電壓， 在時間t = 2處的電參數Vb2指示當在逆變器46中加熱電路元件時跨過IGBT Sb2的電壓。 類似地，控制器40可在時間t = 3和t = 4時獲得電參數Va2和Vb2。
[0081] 在步驟68,在電脈沖衰減到預定值（在本示例中為Iliniit2)之后，在t = 4處感測 電路元件的電參數。控制器40可從存儲器42中獲得該預定值，以基于預先存儲的數據以 及測得的跨過電路元件的電壓和通過電路元件的電流來估計電路元件的溫度。控制器40 可控制逆變器46,以使施加到電路元件的電脈沖衰減到預定值。更具體地講，控制器40將 控制信號50傳輸到逆變器46,以使IGBT Sal和IGBT Sb2在圖8的時間t = 3和t = 4之 間截止。如在時間t = 3和t = 4之間圖8中的波形圖94所示，流過電動機38的繞組的 電流IlMP的量值減小。在本測試時序中，IGBT 531和1681 5)32截止以允許電流IlOTP從電流 Ilimitl降低到略高于電流I limit2的級別。在本測試時序中，Ilimit2等于所述預定值。當電流 Iloop降低到大約I limit2時，控制器40將柵極電壓Vgb2從OFF切換到0N。當柵極電壓Vgb2被 切換到0N時（如在時間t = 4之前的波形圖92所示），IGBT Sb2變為導通，并且與IGBT Sal 和IGBT Sb2在時間t = 3和t = 4之間截止時相比，電流IlMP較為緩慢地減小。在時間t =4處，當電流IlMP逐漸減小時，電壓傳感器V a2和Vb2感測電路元件的電參數Va2和Vb2并 沿著通信路徑54將其傳輸到控制器40。在時間t = 4附近，當電流IlOTP近似等于所述預 定值（例如，如圖8中示出的Iliniit2)時，感測電路元件的電參數。
[0082] 在電脈沖衰減到預定值并且電路元件被加熱之后，一個或多個電壓傳感器Val、 V a2、vbl、vb2、νε1和可感測電路元件的電參數以獲得電參數的后續值。例如，為了感測電 路元件二極管D a2和IGBT Sb2的電參數，如圖9Β所示，電壓傳感器Va2感測跨過二極管Da2的 電壓（V a2)，電壓傳感器Vb2感測跨過IGBT Sb2的電壓（Vb2)。在時間t = 4附近或在時間t =4處的電參數Va2指示當流過逆變器46的電脈沖衰減到預定值（如Ilimit2)時跨過二極 管D a2的電壓，在時間t = 4附近或在時間t = 4處的電參數Vb2指示當流過逆變器46的電 脈沖衰減到預定值（如Iliniit2)時跨過IGBT Sb2的電壓。回想一下，電參數可以是電壓或電 流，因此，電參數的后續值可以是電壓值或電流值。基于感測電路元件的電參數，控制器40 可通過沿通信路徑54傳輸的反饋信號52來獲得電參數的后續值。
[0083] 在圖7中示出的流程圖60的步驟70,估計電路元件的后續溫度（T)。控制器40 可基于電參數的后續值來估計后續溫度（T)。控制器40可將表示電路元件的初始的期望溫 度的值、電參數的初始值、電參數的后續值和電脈沖的預定值存儲到存儲器42,并可從存儲 器42獲取表示電路元件的初始的期望溫度的值、電參數的初始值、電參數的后續值和電脈 沖的預定值。
[0084] 如圖7和圖8所示，跨過電力開關44的電路元件的電壓為電動機電流（Ι1ΜΡ)和 電路元件的溫度的函數。跨過電路元件的電壓基于電路元件的溫度和流過電路元件的電 動機電流（Ι 1(Κ)Ρ)的這一關系可被存儲在控制器40的存儲器42中。例如，當跨過電路元 件的電壓和電路元件的溫度之間的關系通常為線性時，對于給定的電脈沖的值（例如，使 用電動機電流或電流I 1(MP)，跨過電路元件的電壓基于電路元件的溫度的關系可被存儲為 恒定值"m"。更具體地講，可在存儲器42中將所述關系存儲為解析式，例如，上述的V = V0+mX(T-T0)或丁 = 1'0+以-￥0)/111，其中，"1'"表示控制器40所估計的后續溫度。在另一示 例中，可在存儲器42中將"m"的值存儲為查找表。此外，可在存儲器42中對"m"的值進行 編輯和編程。例如，控制器可（例如）在系統30的標定循環期間對存儲在存儲器42中的 "m"的值進行編輯或重新編程。在這樣的示例中，對于電力轉換系統34中的每個電路元件， 控制器40可動態地"獲悉"或定制"m"的值或（Τ-?；)的值和（V-%)的值之間的關系。
[0085] 如圖8所示，當控制器40以預定值（如Ilimit2)施加電脈沖時，"m"的值通常是恒 定的。因此，當電脈沖的值是已知的并因此得知"m"的值時，跨過電路元件的電壓可被表示 為V = VfmX (Τ-?；)。"m"的值基于IGBT、二極管或其他電路元件是如何響應特定值的電 脈沖的。因此，控制器40可基于從存儲器42中獲得下列輸入之后來估計后續溫度（T):電 參數的后續值（V)、電參數的初始值％)、電路元件的初始的期望溫度〇〇、基于電脈沖的 預定值而從存儲器42中計算或查找的"m"的值。如圖8所示，后續溫度（T)可被表示為如 靠近波形圖98所標記的溫度T end。此外，控制器40可在電力轉換系統34的正常運行中斷 時獲得后續溫度（T)。
[0086] 在圖7中示出的流程圖60的步驟72,獲得溫度對比。控制器40將在步驟70中 獲得的后續溫度與預定溫度進行比較以獲得溫度對比。控制器40可從存儲器42獲取預定 溫度。如果后續溫度大于預定溫度，則控制器40可獲得指示電路元件過熱和/或電路元件 操作異常的溫度對比。例如，電路元件可因該電路元件的熱阻抗的不期望的增加而操作異 常。如果后續溫度不大于預定溫度，則控制器40可獲得指示電路元件如所期望地操作的溫 度對比。
[0087] 在步驟74,估計溫差。控制器40估計在步驟70獲得的后續溫度和在步驟62獲 得的初始的期望溫度之間的溫差（ΛΤ)。換言之，控制器40可估計在相同的預定功率損失 下，從時間t = 1附近到t = 4附近電路元件的溫度變化的量。此外，控制器40可將溫差 與預定溫差進行比較，以確定溫差是否超過預定溫差。
[0088] 圖9A、圖9B、圖9C和圖10中示出的測試時序可為控制器40提供信息，以為兩個 電路元件二極管D a2和IGBT Sb2計算溫差。溫差Λ TD表示二極管Da2在時間t = 1和時間 t = 4之間的溫差，而溫差Λ Ts表示IGBT Sb2在時間t = 1和時間t = 4之間的溫差。因 此，控制器40報告關于二極管Da2的信息以獲得溫差Δ TD，控制器40報告關于IGBT Sb2的 信息以獲得溫差Λ Ts。控制器40可利用溫差Λ 1"和Λ Ts來指示各個電路元件或作為整體 的電力轉換系統34是否如所期望地操作。
[0089] 控制器40可利用存儲在存儲器42中的下面的式子ATdIH^Vd-VJ或與該式子 對應的查找表來估計溫差Λ TD。控制器40從步驟64獲得電參數的初始值（VJ、從步驟68 獲得與電路元件（即，二極管Da2)的預定值對應的"m D"的值、從步驟70獲得電參數的后續 值（VD)，以估計溫差Λ TD。溫差Λ TD指示當電脈沖在時間t = 1和t = 4之間加熱二極管 Da2時二極管Da2是如何響應的。
[0090] 類似地，控制器40利用存儲在存儲器42中的下面的式子Λ Ts = ms 或與 該式子對應的查找表來估計溫差Λ Ts。控制器40從步驟64獲得電參數的初始值（VJ、從 步驟68獲得與電路元件（即，IGBT Sb2)的預定值對應的"ms"的值、從步驟70獲得電參數 的后續值（Vs)，以估計溫差Λ Ts。溫差Λ Ts指示當電脈沖在時間t = 1和t = 4之間加熱 IGBT Sb2時IGBT Sb2是如何響應的。
[0091] 在步驟76,獲得溫差對比。回想一下，電路元件的溫度變化的速率可指示電路元件 是否具有一個或多個問題。控制器40可以以許多方式來獲得溫差對比。
[0092] 在一個示例中，控制器40基于相同的功率損失下的預定溫差來獲得溫差對比。控 制器40可從存儲器42獲取預定溫差。此外，控制器40可（例如）在標定或測試電路元件 時將預定溫差存儲在存儲器42中。在操作中，控制器40將在步驟74估計的溫差與預定溫 差進行比較，以獲得溫差對比。如果在步驟74估計的溫差大于預定溫差，則控制器40可獲 得指示電路元件過熱和/或電路元件操作異常的溫差對比。例如，電路元件可因該電路元 件的熱阻抗的不期望的增加而操作異常。如果在步驟74估計的溫差不大于預定溫差，則控 制器40可獲得指示電路元件如所期望地操作的溫差對比。
[0093] 在另一示例中，控制器40將在步驟74估計的溫差與存儲在存儲器42中的預定的 溫度范圍進行比較，以獲得溫差對比。如果在步驟74估計的溫差在預定的溫度范圍之外， 則控制器40可獲得指示電路元件過熱和/或電路元件操作異常或具有一個或多個問題的 溫差對比。相反，如果在步驟74估計的溫差在預定的溫度范圍之內，則控制器40可獲得指 示電路元件如所期望地操作的溫差對比。
[0094] 在步驟78,估計熱阻抗（ZthOTal)。控制器40基于由電脈沖引起的估計的電路元 件的功率損失（P)以及在步驟74估計的溫差（ΛΤ)來估計電路元件的熱阻抗。表示估計 的電路元件的功率損失（P)和溫差（△!〇之間的關系的計算或查找表可基于下式來表示：
【權利要求】
1. 一種用于監測電力電子系統的診斷方法，所述電力電子系統具有電路元件，所述診 斷方法包括如下步驟： 獲得電路元件的初始的期望溫度和電路元件的電參數的初始值； 將電脈沖施加到電路元件以使電路元件的溫度升高； 在電脈沖衰減到預定值之后，感測電參數以獲得電參數的后續值； 基于初始的期望溫度、初始值、后續值和預定值來估計電路元件的后續溫度； 基于后續溫度來產生指示電路元件是否如所期望地操作的信號。
2. 如權利要求1所述的診斷方法，其中，所述電脈沖為電流脈沖，所述預定值為電流 值，所述電參數的初始值和后續值為電壓值。
3. 如權利要求1所述的診斷方法，其中，所述電脈沖為電壓脈沖，所述預定值為電壓 值，所述電參數的初始值和后續值為電流值。
4. 如權利要求1所述的診斷方法，所述診斷方法還包括：將后續溫度與預定溫度進行 比較以獲得溫度對比，并基于該溫度對比產生所述信號。
5. 如權利要求1所述的診斷方法，所述診斷方法還包括：基于后續溫度和初始的期望 溫度來估計溫差，并基于該溫差產生所述信號。
6. 如權利要求5所述的診斷方法，所述診斷方法還包括：將所述溫差與預定溫差進行 比較，并基于該比較產生所述信號。
7. 如權利要求5所述的診斷方法，所述診斷方法還包括：基于所述溫差來估計電路元 件的熱阻抗，并基于該熱阻抗產生所述信號。
8. 如權利要求7所述的診斷方法，所述診斷方法還包括：基于電路元件的熱阻抗和預 定的熱阻抗信息獲得熱阻抗對比，并基于該熱阻抗對比產生所述信號。
9. 如權利要求7所述的診斷方法，其中，基于估計的電路元件的功率損失來估計電路 元件的熱阻抗，該估計的電路元件的功率損失至少部分地歸因于電脈沖。
10. 如權利要求9所述的診斷方法，所述診斷方法還包括：在電脈沖上升至預定的上限 值之后感測電路元件的電參數以獲得電參數的相應的上限值，并基于該相應的上限值和預 定的上限值來估計所述估計的功率損失。
11. 如權利要求1所述的診斷方法，所述診斷方法還包括：從計算機可讀的存儲介質獲 取表示電路元件的初始的期望溫度的數據以及電參數的初始值，以估計所述后續溫度。
12. 如權利要求1所述的診斷方法，所述診斷方法還包括：基于所述信號來控制電路元 件，以改變電路元件的溫度。
13. 如權利要求1所述的診斷方法，其中，所述電脈沖的寬度在1微秒和10分鐘之間。
14. 如權利要求13所述的診斷方法，其中，該寬度在1毫秒和10毫秒之間。
15. 如權利要求1所述的診斷方法，所述診斷方法還包括：由電路元件的熱點獲得初始 的期望溫度。
【文檔編號】G01R31/42GK104242787SQ201410507910
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2010年7月12日 優先權日:2009年7月14日
【發明者】陳清麒, 梁振賢, 邁克爾·W·德格內爾 申請人:福特全球技術公司
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