CN106571761A - 用于监控电力电子逆变器和确定操作负荷的方式的监视*** - Google Patents

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Abstract

在一个示例性实施例中，电路包括第一子电路和第二子电路，所述第一子电路被构造成用于生成与逆变器中的晶体管的过载的持续时间和频率对应的第一数据，并且所述第二子电路被构造成用于生成与逆变器中的晶体管的电压上升速度和电压峰值对应的第二数据。第一子电路和第二子电路被构造成用于向控制器分别地提供作为输出的第一数据和第二数据，以用于分析连接到逆变器的负荷被驱动的方式。

Description

用于监控电力电子逆变器和确定操作负荷的方式的监视***
技术领域
示例性实施例涉及用于监控和确定诸如电动马达的电动负荷如何被电力电子逆变器驱动的电子驱动装置***和方法。
背景技术
在设计和研制用于诸如AC装置的混合装置中的电力电子逆变器的过程中，工程师/设计者通常地力求按照期望的应用寻求产品要求。一旦逆变器被设计和配置在混合动力车辆中并且该混合动力车辆被制造，则混合动力车辆可用于客户。一旦被客户拥有，则混合动力车辆通常地按照设计规范和要求使用。然而，具有以下可能，即该混合动力车辆可能被滥用并且高于规范的要求而使用，这可以导致用于该车辆中的电力电子逆变器中的诸如开关半导体的电气部件更快退化。
因为在混合动力车辆中利用电力电子逆变器是相对新的，因此用于逆变器的较低成本的监视***可以是有利的，以确定混合动力车辆如何被驱动，以及混合动力车辆操作员的行为和预期是什么，这然后可以用于增加车辆内部的电气部件的寿命和/或增加该车辆的燃料效率。
发明内容
一些示例性实施例涉及以下方法和设备，所述方法和设备用于监控电力电子逆变器的操作以分析连接至电力电子逆变器的负荷被驱动的方式。
在一个示例性实施例中，电路包括第一子电路和第二子电路，所述第一子电路被构造成用于生成与逆变器中的晶体管的过载持续时间和频率对应的第一数据，并且所述第二子电路被构造成用于生成与逆变器中的晶体管的电压上升速度和电压峰值对应的第二数据。第一子电路和第二子电路被构造成用于向控制器分别地提供作为输出的第一数据和第二数据，以用于分析连接到逆变器的负荷被驱动的方式。
附图说明
将根据与附图结合的下文的详细描述更清楚地理解示例性实施例。图1-5表示如本文中所述的非限制性示例性实施例。
图1是根据示例性实施例的用于控制电动马达的***的方框图；
图1A图示了根据示例性实施例的图1的***的第一部分；
图1B图示了根据示例性实施例的图1的***的第二部分；
图2是根据示例性实施例的与图1一致的电子数据处理***的方框图；
图3图示了根据示例性实施例的连接到逆变器监视器的逆变电路；
图4图示了根据一个示例性实施例的监控电路和开关半导体；
图5图示了根据一个示例性实施例的监控电路的输出的生成；
图6图示了根据一个示例性实施例，当马达在相对较轻负荷状态下被驱动时，监控监视器的监控开关半导体的监控电路生成的的脉冲序列；
图7图示了当马达在相对于图6的更极端负荷状态下被驱动时，监控监视器的监控开关半导体的监控电路生成的根据一个示例性实施例的脉冲序列；并且
图8图示了当马达在失速状态下被驱动时，监控监视器的监控开关半导体的监控电路生成的根据一个示例性实施例的脉冲序列。
具体实施方式
现在将参照图示一些示例性实施例的附图更充分地描述一些示例性实施例。
因此，尽管能够对示例性实施例进行各种修改并且形成可替换形式，但是附图通过示例的方法示出所述实施例并且本文将详细描述所述实施例。然而，应该理解，不旨在将示例性实施例限制到公开的具体形式，而是相反，示例性实施例将覆盖落入权利要求的范围内的所有的修改例、等同例和供选例。在对附图的所有描述中，相同的数字指示相同的元件。
将理解，虽然术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件应该不被这些术语限制。这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且，类似地，第二元件可以被称为第一元件，这没有脱离示例性实施例的范围。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项目的任意结合和所有结合。
将理解，当元件被称为“连接”或“耦接”到另一元件时，其可以直接连接或耦接到可以存在的另一元件或***元件。相反，当元件被称为“直接地连接”或“直接地联接”至另一元件时，没有***元件。应该以类似的方式理解用于描述元件之间的关系的其它措辞(例如，“在...之间”与“直接地在...之间”、“邻近的”与“直接地邻近的”等)。
本文中使用的术语仅为了描述具体的实施例并且不旨在限制示例性实施例。如本文所用，单数形式“a”、“an”和“the”旨在还包括多个形式，除非上下文以其他方式清楚地指示。将进一步理解，当本文中使用术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”时，表示规定的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或其组的存在或添加。
还应该注意，说明的功能/作用可以以一些可替换的实现方式不按照图中图示的次序出现。例如，实际上可以大致同时执行或有时可以以相反次序执行连续示出的两个图，这取决于涉及的功能/作用。
除非另有规定，否则本文中使用的所有术语具有的意义与示例性实施例属于的技术领域中的人员通常理解的意义相同。将进一步理解，例如限定在通常使用的字典中的那些术语应该理解成具有的意义与其在相关技术的内容中的意义一致，而不应理解成理想化的意义或过度正式的意义，除非本文中明确地如此限定。
示例性实施例的部分和对应的详细描述呈现在软件、或对计算机存储器中的数据位的操作的算法和符号表示方面。这些描述和表示是本领域技术人员将其工作的本质有效地表达给本领域其他技术人员的描述和表示。算法，作为本文使用的术语，并且如其被通常使用的那样，被认为是通向结果的一序列有条理的步骤。该步骤对物理量进行要求的物理操纵。通常，虽然不一定，这些物理量采取能够被存储、传送、组合、比较、和以其他方式操纵的光信号、电信号、或磁信号的形式。主要地出于常见用途的原因，通常将这些信号称为bitSj值、元件、符号、字符、术语、数字等是方便的。
在以下描述中，将参照可以执行为实现具体任务或采用具体的抽象数据类型的、包括例行程序、程序、目标、成分、数据结构等的程序模块或功能性过程并且可以使用现有的硬件执行的操作的作用和符号表示来描述说明性实施例。该现有硬件可以包括一个或多个中央处理器(CPUs)、数字信号处理器(DSPs)、专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGAs)计算机等。
然而，应该明白，所有的这些术语和类似的术语将与适当的物理量相关并且仅是应用于这些物理量的方便的符号。除非以其他方式具体地规定，或如从讨论中显而易见，术语，诸如“处理”或“计算”或“算计”或“确定”或“显示”等，表示计算机***或类似的电子计算装置的功能和过程，所述电子计算装置将在计算机***的寄存器和存储器中的表示为物理电子量的数据操作和转换成计算机***存储器或寄存器或其它的该信息存储器、传输或显示装置中的类似地表示为物理量的其它数据。
在本申请中，包括以下限定，术语‘模块’或术语‘控制器’可以被术语‘电路’替代。术语‘模块’可以表示(共用的、专用的或一组)处理器硬件和存储器硬件，是处理器硬件和存储器硬件的部分或包括处理器硬件和存储器硬件，所述处理器硬件执行代码，并且存储器硬件存储由处理器硬件执行的代码。
模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线的接口。本发明的任何规定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负荷平衡。在又一示例中，服务器(还被认为是远程或云)模块可以代表客户机模块完成一些功能。
进一步地，本发明的至少一个实施例涉及包括在其上存储的电子易读控制信息的非暂行性计算机可读存储介质，非暂行性计算机可读存储介质被构造成用于使得当存储介质用于磁性谐振装置的控制器中时，方法的至少一个实施例被执行。
甚至进一步地，任何上述方法可以体现成程序的形式。程序可以存储在非暂行性计算机可读存储介质上并且，当在计算机装置(包括处理器的装置)上运行时，适于执行上述方法中的任一个。因而，非暂时性有形计算机可读介质适于存储信息，并且适于与数据处理设备或计算机装置相互作用以执行任何上述实施例的程序和/或执行任何上述实施例的方法。
计算机可读介质或存储介质可以是安装在计算机装置主体内侧的内置介质或布置成使得其可以从计算机装置主体分离的可移除介质。术语计算机可读介质，如本文中所用，不包括通过介质(诸如在载波上)传播的暂时性电或电磁信号；术语计算机可读介质因此被认为是有形和非暂时性的。非暂时性计算机可读介质的非限制性示例包括，但是不受限于，改写非易失性存储装置(包括，例如闪存装置、可擦除编程只读存储器装置或掩膜式只读存储器装置)；易失性存储器装置(包括，例如静态随机存取存储器装置或动态随机存取存储器装置)；磁性存储介质(包括，例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)；和光学存储介质(包括，例如CD、DVD或蓝光光盘)。具有内置改写式非易失性存储器的介质的示例包括但是不受限于存储卡；并且具有内置ROM的介质，包括但是不受限于ROM带盒；等等。此外，关于存储图像的各种信息，例如，特性信息，可以以任何其它形式被存储，或可以以其它方法被提供。
术语代码，如上所用，可以包括软件、固件和/或微指令，并且可以表示程序、程序集、功能、等级、数据结构和/或对象。共用的处理器硬件包括执行来自多个模块的一些或所有代码的单个微处理器。一组处理器硬件包括以与额外微处理器组合的方式执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的微处理器。所述多个微处理器包括不连续管芯上的多个微处理器、单个管芯上的多个微处理器、单个微处理器的多个磁芯、单个微处理器的多个线程或上述各项的组合。
共用的存储器硬件包括存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器装置。一组存储器硬件包括以与其它存储器装置组合的方式存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的存储器装置。
术语存储器硬件是术语计算机可读介质的子集。术语计算机可读介质，如本文中所用，不包括通过介质(诸如在载波上)传播的暂时性电或电磁信号；术语计算机可读介质因此被认为是有形和非暂时性的。非暂时性计算机可读介质的非限制性示例包括，但是不受限于，改写非易失性存储装置(包括，例如闪存装置、可擦除编程只读存储器装置或掩膜式只读存储器装置)；易失性存储器装置(包括，例如静态随机存取存储器装置或动态随机存取存储器装置)；磁性存储介质(包括，例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)；和光学存储介质(包括，例如CD、DVD或蓝光光盘)。具有内置改写式非易失性存储器的介质的示例包括但是不受限于存储卡；并且具有内置ROM的介质，包括但是不受限于ROM带盒；等。此外，关于存储图像的各种信息，例如，特性信息，可以以任何其它形式被存储，或可以以其它方法被提供。
还注意到执行示例性实施例的方面的软件通常被编码在一些形式的实体存储介质上或通过一些类型的传送介质来执行。有形存储介质可以是磁性的(例如，软盘或硬盘)或光学的(例如，压缩磁盘只读存储器或MCDROMw)，并且可以是只读的或随机存取的。类似地，传送介质可以是绞合线对、同轴电缆、光纤、或技术人员已知的一些其它适当的传送介质。示例性实施例不受任何规定的实现方式的这些方面的限制。
一些示例性实施例涉及以下方法和设备，所述方法和设备用于监控电力电子逆变器的操作以分析连接至电力电子逆变器的负荷被驱动的方式。
在一个示例性实施例中，电路包括第一子电路和第二子电路，所述第一子电路被构造成用于生成与逆变器中的晶体管的过载持续时间和频率对应的第一数据，并且所述第二子电路被构造成用于生成与逆变器中的晶体管的电压上升速度和电压峰值对应的第二数据。第一子电路和第二子电路被构造成用于向控制器分别地提供作为输出的第一数据和第二数据，以用于分析连接到逆变器的负荷被驱动的方式。
在又一示例性实施例中，第一子电路被构造成用于在晶体管的关断事件过程中生成第一数据。
在又一示例性实施例中，当晶体管向负荷提供峰值电流或近峰值电流时，关断事件发生。
在又一示例性实施例中，第一数据是一系列脉冲。
在又一示例性实施例中，第二子电路被构造成用于在晶体管的关断事件过程中生成第二数据。
在又一示例性实施例中，第二子电路被构造成通过测量第二子电路中的电阻器两端的电压而生成第二数据。
在又一示例性实施例中，控制器被构造成通过如下方式来分析负荷被驱动的方式：
接受第一数据，并且
基于第一数据中包括的频率和脉冲宽度而确定晶体管的过载的频率和持续时间。
在又一示例性实施例中，控制器进一步地被构造成通过如下方式而分析负荷被驱动的方式：
接收第二数据；
在关断事件过程中基于第二数据，确定晶体管的温度；
基于被确定的温度而形成晶体管的退化模型，以及
基于退化模型和维护查找表确定用于执行晶体管的维护的时间表。
在又一示例性实施例中，电路进一步地包括连接到第一子电路和第二子电路的第三子电路，第三子电路被构造成用于操作为用于晶体管的过电压保护。
在又一示例性实施例中，晶体管是绝缘栅双极晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、碳化硅MOSFET或碳化硅IGBT中的一个。
在一个示例性实施例中，***包括形成逆变器的多个晶体管和多个电路。多个电路中的每个都连接到多个晶体管中的一个，所述多个电路中的每个都被构造成用于通过生成与多个晶体管中的对应一个的过载的频率和持续时间对应的第一数据，并且生成与多个晶体管中的对应一个的电压峰值和电压上升速度对应的第二数据，以监控多个晶体管中的对应一个。多个电路中的每个都被构造成用于向控制器提供作为输出的对应的第一数据和第二数据，以用于分析连接到逆变器的负荷被驱动的方式。
在又一示例性实施例中，多个晶体管中的每个都包括第一子电路和第二子电路，所述第一子电路被构造成用于在多个晶体管的对应一个的关断事件过程中生成第一数据，并且第二子电路被构造成用于在多个晶体管的对应一个的t±ie关断事件过程中生成第二数据。
在又一示例性实施例中，当多个晶体管的对应一个向负荷提供峰值电流或近峰值电流时，关断事件发生。
在又一示例性实施例中，第一数据是一系列脉冲。
在又一示例性实施例中，第二子电路被构造成用于通过测量在第二子电路中的电阻器两端的电压而生成第二数据。
在又一示例性实施例中，多个晶体管中的每个都进一步地包括连接到第一子电路和第二子电路的第三子电路，第三子电路被构造成用于操作为用于多个晶体管中的对应一个的过电压保护。
在又一示例性实施例中，控制器被构造成通过如下方式来分析负荷被驱动的方式：
接收第一数据和第二数据，并且
基于第一数据和第二数据而分析负荷被驱动的方式。
在又一示例性实施例中，控制器被构造成用于基于第一数据中包括的脉冲宽度和频率，通过确定晶体管的过载的频率和持续时间，而分析负荷被驱动的方式。
在又一示例性实施例中，控制器被构造成通过如下方式分析负荷被驱动的方式：
基于第二数据，确定在关断事件过程中所述多个晶体管的所述对应一个的温度，
基于被确定的温度形成用于所述多个晶体管的所述对应一个的退化模型，并且
基于退化模型和维护查找表确定用于执行所述多个晶体管的所述对应一个的维护的时间表。
在又一示例性实施例中，多个晶体管中的每个都是绝缘栅双极晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、碳化硅MOSFET或碳化硅IGBT中的一个。
图1是根据示例性实施例的用于控制电动马达的***的方框图。图1A图示了根据示例性实施例的图1的***的第一部分，图1B图示了根据示例性实施例的图1的***的第二部分。电动马达可以是诸如马达117(例如，内置式永磁(IPM)马达)的马达或由***120控制的另一交流电机。在下文，术语，混合动力电机、电动马达、交流电机和马达能够互换地使用。马达117具有额定直流总线电压(例如，320伏特、或700伏特、或1200伏特等)。额定电压是指定电压。例如，马达117的额定电压可以是320伏特，但是马达可以在高于和低于320伏特的电压下操作。
在示例性实施例中，***120可以称为马达控制器或内置式永磁电机***。
***120包括电子模块、软件模块或二者。在示例性实施例中，马达控制器包括电子数据处理***120以支持一个或多个软件模块的软件指令的存储、处理和执行。电子数据处理***120由图1中的虚线指示并且在图2中更详细地示出。
在示例性实施例中，转矩命令生成模块105连接到d-q轴电流生成管理器109(例如，d-q轴电流生成查找表)。d-q轴电流表示在诸如马达117的矢量控制交流电机的情况下适用的直轴电流和交轴电流。d-q轴电流生成管理器109的输出(d-q轴电流命令iq_cmd和id_cmd)和电流调节模块107(例如，d-q轴电流调节模块107)的输出被送进至加法器119。加法器119的一个或多个输出(例如，直轴电流数据(id*)和交轴电流数据(iq*))又被提供或连接到电流调整控制器111。尽管术语电流命令被使用，但是应该理解电流命令表示目标电流值。
电流调整控制器111能够与脉宽调制(PWM)生成模块112(例如，空间矢量脉宽调制生成模块)通信。电流调整控制器111接收相应的被调节d-q轴电流命令(例如，id*和iq*)和实际d-q轴电流(全如，id和iq)，并且输出对应的d-q轴电压命令(例如，vd*和vq*命令)以输入至脉宽调制生成模块112。
在示例性实施例中，脉宽调制生成模块112将直轴电压和交轴电压数据从两相数据表示转换成三相表示(例如，三相电压表示，诸如va*、vb*和vc*)，以用于控制马达117。va*、vb*和vc*可以称为逆变器路端电压。脉宽调制生成模块112的输出连接到逆变电路188。逆变电路188的输出级(例如，输出路端电压va、vb和vc)提供脉宽调制电压波形或其它电压信号以用于控制马达117。在示例性实施例中，逆变电路188被直流(dc)电压总线驱动。
逆变电路188包括驱动或控制开关半导体(例如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或其它功率晶体管，功率晶体管包括但是不限于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、碳化硅MOSFET或碳化硅IGBT)的半导体驱动电路，以输出用于马达117的控制信号。逆变电路188又连接到马达117。马达117与传感器115(例如，位置传感器、解角器或编码位置传感器)相关联，传感器115与马达轴126或转子相关联。传感器115和马达117连接到数据处理***120以提供例如反馈数据(例如，电流反馈数据，诸如相电流值ia、ib和ic)、原始位置信号、以及其它可能的反馈数据或信号。其它可能的反馈数据包括，但是不限于线圈温度读数、逆变电路188的半导体温度读数、三相电压数据或用于马达117的其它热或性能信息。
逆变电路188还连接至逆变器监视电路190。如下文将进一步描述，在其操作过程中(例如，逆变电路188的开关半导体的开/关)，逆变器监视电路190生成一系列输出。在一个示例性实施例中，经由退化估算模块130，***120使用一系列输出以确定马达117被其操作员驱动的方式以及用于逆变电路188的开关半导体的维护时间表。图1示出，逆变器监视器190与***120通信并且更具体地与退化估算模块130通信。
马达117与传感器115(例如，解角器、编码器、速度传感器或另一位置传感器或速度传感器)相关联，传感器115估算马达轴126的角位置、马达轴126的速度或速率和马达轴126的转动方向中的至少一个。传感器115可以安装在马达轴126上或与马达轴126成为一体。传感器115的输出能够与主处理模块114(例如，位置和速度处理模块)通信。在示例性实施例中，传感器115可以连接到模数转换器(未示出)，模数转换器将模拟原始位置数据或速度数据分别地转换成数字式原始位置或速度数据。在其它的示例性实施例中，传感器115(例如，数字式位置编码器)可以为马达轴126或转子提供原始位置数据或速率数据的数字式数据输出。
主处理模块114的第一输出(例如，用于马达117的位置数据θ)被传递到相位转换器113(例如，三相到两相电流派克变换模块)，相位转换器113将测量电流的相应的三相数字表示转换成测量电流的对应的两相数字表示。主处理模块114的第二输出(例如，用于马达117的速度数据SD)被传递到计算模块110(例如，调节电压与速度的比率的模块)。
感测电路124的输入连接到马达117的端子，以用于至少感测测量的三相电流和直流(dc)总线(例如，可以向逆变电路188提供直流功率的高压直流总线)的电压电平。感测电路124的输出连接到模数转换器122以用于将感测电路124的输出数字化。模数转换器122的数字输出又连接到次级处理模块116(例如，直流总线电压和三相电流处理模块)。例如，感测电路124与马达117相关联，以用于测量三相电流(例如，应用于马达117的线圈的电流、线圈中产生的反EMF(电动势)或二者)。
主处理模块114和次级处理模块116的某些输出进送相位转换器113。例如，相位转换器113可以应用派克变换或其它换算公式(例如，本领域的技术人员已知的适当的某些换算公式)，以基于来自次级处理模块116的数字三相电流数据ia、ib和ic和来自传感器115的位置数据θ，将电流的被测量的三相表示转换成电流的两相表示。相位转换器113模块的输出(id、iq)连接到电流调整控制器111。
主处理模块114和次级处理模块116的其它输出可以连接到计算模块(例如，调节电压与速度的比率的计算模块)110的输入。例如，主处理模块114可以提供速度数据SD(例如，以转数每分钟为单位的马达轴126速度)，然而次级处理模块116可以提供马达117的(例如，车辆的直流总线上的)运行直流总线电压Vdc的测量(检测)电平。为逆变电路188提供电能的直流总线上的直流电压电平可以由于各种因素波动或改变，所述因素包括但是不受限于，环境温度、电力电子装置的温度、甚至在电力电子逆变器的设计寿命周期过程中/内的电力电子装置的损坏、电池状态、电池充电状态、电池电阻或电抗、燃料电池状态(如果适用)、马达负荷状态、相应的马达转矩和对应的运行速度和车辆电力负荷(例如，电驱动空调压缩机)。计算模块110作为中间物连接在次级处理模块116和d-q轴电流生成管理器109之间。此外，计算模块110的输出可以调节或影响由d-q轴电流生成管理器109生成的电流命令iq_cmd和id_cmd以补偿直流总线电压的波动或变化。
转子磁体温度估算模块104、电流修整模块106和路端电压反馈模块108连接到d-q轴电流调节模块107或能够与d-q轴电流调节模块107通信。d-q轴电流调节模块107又可以与d-q轴电流生成管理器或加法器119通信。
转子磁体温度估算模块104估算或确定转子永磁体或磁体的温度。在示例性实施例中，根据定位在定子上、与定子热通信或固定至马达117的壳体的一个或多个传感器，转子磁体温度估算模块104可以估算转子磁体的温度。
在另一示例性实施例中，转子磁体温度估算模块104可以被安装在转子或磁体上的温度探测器(例如，类似红外线热传感器的电热调节器和无线发射器)替代，其中探测器提供指示磁体或多个磁体的温度的信号(例如，无线信号)。
在另一示例性实施例中，转子磁体温度估算模块104可以被反电动势(EMF)替代，反电动势在永磁马达的已知速度下被感测，并且被间接地估算以指示磁体或多个磁体的温度。
在示例性实施例中，***可以按照以下方式操作。转矩命令生成模块105通过车辆数据总线118接收输入控制数据信息，诸如速度控制数据信息、电压控制数据信息或转矩控制数据信息。转矩命令生成模块105将接收的输入控制信息转换成转矩控制命令数据T_cmd。
d-q轴电流生成管理器109选择或确定与相应的转矩控制命令数据和相应的被检测马达轴126速度数据SD相关联的直轴电流命令和交轴电流命令。例如，通过访问以下各项中的一个或多个，d-q轴电流生成管理器109选择或确定直轴电流命令和交轴电流命令：(1)将相应的转矩命令与对应的直轴电流和交轴电流关联的查找表、数据库或其它的数据结构，(2)将相应的转矩命令与对应的直轴电流和交轴电流关联的一组二次方程或一次方程，或(3)将相应的转矩命令与对应的直轴电流和交轴电流关联的一组规则(例如，假定规则)。在马达117上的传感器115便于为马达轴126提供被检测速度数据SD，其中主处理模块114可以将传感器115提供的原始位置数据转换成速度数据SD。
电流调节模块107(例如，d-q轴电流调节模块)提供电流调节数据，以基于来自转子磁体温度估算模块104、电流修整模块106和路端电压反馈模块108的输入数据调节直轴电流命令id_cmd和交轴电流命令iq_cmd。
电流修整模块106可以基于以下各项因素中的一个或多个确定交轴(q轴)电流命令和直轴(d轴)电流命令的校正或预先调节：例如，马达117上的转矩负荷和马达117的速度。转子磁体温度估算模块104可以例如基于转子温度的估算改变而生成交轴电流命令和直轴电流命令的二次调节。路端电压反馈模块108可以基于控制器电压命令与电压极限的对应关系以对直轴电流和交轴电流提供第三调节。电流调节模块107可以提供考虑到以下调节中的一个或多个的总电流调节：初步调节、第二调节和第三调节。
路端电压反馈模块108可以基于路端电压阈值和由估算和阈值模块127提供的实际路端电压va、vb和vc的估算值，进一步地为直轴电流和交轴电流的调节提供额外反馈，如将在下文所述。估算和阈值模块127可以进一步地连接到脉宽调制生成模块112的输出，输出可以为估算和阈值模块127提供逆变器路端电压(va*、vb*和vc*)。估算和阈值模块127可以估算逆变电路188的实际路端电压va，vb和vc，使得逆变器路端电压(va*、vb*和vc*)精确地近似于t±ie实际输出端路端电压(va、vb和vc)，如下文将进一步地描述。估算和阈值模块127可以进一步地提供路端电压阈值，如将在下文进一步所述。
在示例性实施例中，马达117可以包括内置式永磁(IPM)电机或同步内置式永磁电机(IPMSM)。
传感器115(例如，轴或转子速度探测器)可以包括以下各项中的一个或多个：直流马达、光学编码器、磁场传感器(例如，霍耳效应传感器)、磁阻传感器和解角器(例如，无刷解角器)。在一个构造中，传感器115包括位置传感器，其中原始位置数据和相关联的时间数据被处理以确定用于马达轴126的速度或速率数据。在另一构造中，传感器115包括速度传感器，或速度传感器和积分器的组合，以确定马达轴的位置。
在又一构造中，传感器115包括机械地连接到马达117的马达轴126的辅助紧凑式直流电机，以确定马达轴126的速度，其中直流电机生成与马达轴126的转动速度成比例的输出电压。在又一构造中，传感器115包括具有光源的光学编码器，光学编码器朝连接到马达轴126的转动物体传输信号，并且在光学探测器处接收反射信号或衍射信号，其中被接收的信号脉冲(例如，方波)的频率可以与马达轴126的速度成比例。在额外的构造中，传感器115包括具有第一线圈和第二线圈的解角器，其中第一线圈被进送有交流电流，其中第二线圈中引起的电压随着转子的转动频率而变化。
图2是根据示例性实施例的与图1一致的电子数据处理***的方框图。在图2中，电子数据处理***120包括电子数据处理器264、数据总线262、数据存储装置260和一个或多个数据端口(268、270、 272、274、276和278)。数据处理器264、数据存储装置260和一个或多个数据端口连接到数据总线262以支持数据在数据处理器264、数据存储装置260和一个或多个数据端口之间或之内的通信。
在示例性实施例中，数据处理器264可以包括电子数据处理器、微处理器、微控制器、可编程序逻辑阵列、逻辑电路、运算器、专用集成电路、数字信号处理器、比例积分微分(PID)控制器或另一数据处理装置。
数据存储装置260可以包括用于存储数据的任何磁的、电子的、或光学装置。例如，数据存储装置260可以包括电子数据存储装置、电子存储器、非易失性电子随机存取存储器、一个或多个电子数据寄存器、数据闩锁电路、磁盘驱动、硬盘驱动、光盘驱动等。
如图2所示，数据端口包括第一数据端口268、第二数据端口270、第三数据端口272、第四数据端口274、第五数据端口276和第六数据端口278。尽管图2中示出了6个数据端口，但是任何适当数量的数据端口可以被使用。每个数据端口都可以例如包括收发器和缓冲存储器。在示例性实施例中，每个数据端口都可以包括任伺串行输入/输出端口或并行输入/输出端口。
在如图2所示的示例性实施例中，第一数据端口268连接到车辆数据总线118。车辆数据总线118又连接到控制器266。在一个构造中，第二数据端口270可以连接到逆变电路188；第三数据端口272可以连接到传感器115；第四数据端口274可以连接到模数转换器122；第五数据端口276可以连接到路端电压反馈模块108；并且第六数据端口278可以连接到逆变器监视器190。模数转换器122连接到感测电路124。
在数据处理***120的示例性实施例中，转矩命令生成模块105与电子数据处理***120的第一数据端口268相关联或被第一数据端口268支持。第一数据端口268可以连接到车辆数据总线118，诸如控制器区域网络(CAN)数据总线。车辆数据总线118可以经由第一数据端口268向转矩命令生成模块105提供具有转矩命令的数据总线信息。车辆的操作员可以经由用户接口生成转矩命令，用户接口诸如为调节阀、踏板、控制器266或其它的控制装置。
在一个示例性实施例中，脉宽调制生成模块112可以经由第二数据端口270与逆变器开关电路188和/或数据处理器264通信。在一些示例性实施例中，传感器115可以经由第三数据端口272与主处理模块114和/或数据处理器264通信。在一个示例性实施例中，模数转换器122可以经由第四数据端口274与感测电路124和/或数据处理器264通信。在一个示例性实施例中，路端电压反馈模块108可以经由第五数据端口276与数据处理器264通信。在一个示例性实施例中，逆变器监视器190经由第六数据端口278与退化估算模块130、计算模块110和/或数据处理器264通信。
如上所述并且参照图1，逆变器开关电路188包括多个开关半导体，诸如IGBT晶体管。然而，开关半导体不受限于IGBT晶体管，但是可以是任何其它类型的已知的或待研发的开关装置。
在一个示例性实施例中，逆变器开关电路188的每个开关半导体都可以具有与之相关联的监控电路。相应地，逆变器监视器190的监控电路的数量可以对应于逆变器开关电路188的开关半导体的数量。
在一个示例性实施例中，相对于用于逆变器开关电路188中的每个开关半导体的单个监控电路，可以具有与逆变器开关电路188的开关半导体的两个或多个相关联的单个监控电路。
经由在其中包括的监控电路，逆变器监视器190生成输出数据，诸如频率(速度)、开关电路的过载持续时间、开关电路两端的电压上升速度、和开关电路两端的峰值电压。参照图3-8，下文将更详细地描述逆变器监视器190的输出数据的生成。
在一个示例性实施例中，被生成输出数据然后被传送至电子数据处理***120(例如，***120的退化估算模块130)，以生成用于混合动力车辆的操作员预期的行为模型，在混合动力车辆中，安装有电子数据处理***120、逆变器开关电路188、逆变器监视器190和马达117。将依据图8的内容更详细地描述被生成输出数据至电子数据处理***120的发送以及行为模型的分析和形成。
在至少一个示例性实施例中，被生成数据用于预测逆变器开关电路188中的开关半导体的剩余寿命，包括确定用于逆变器开关电路188的开关半导体的服务和维护时间表。在下文，绝缘栅双极晶体管将被描述为开关半导体的可以用于逆变器开关电路188中的示例。然而，示例性实施例不受限于作为开关半导体的IGBT晶体管，如上所述。
图3图示了根据示例性实施例的连接到逆变器监视器的逆变电路。如图3所示，电子数据处理***120提供300-1至300-6以控制/驱动逆变器开关电路188的开关晶体管中的一个(例如，用于控制/驱动IGBT晶体管330、331、337、338、343和344中的一个，这将进一步地如下所述)。
在一个示例性实施例中，逆变器开关电路188包括三个子电气组件，三个子电气组件中的每个都形成逆变器开关电路188的三相中的一个，即相位a、相位b和相位c。每个相位都包括一组构件。例如，相位a包括IGBT对330和331、二极管332和333以及感应器335和336；相位b包括IGBT对337和338、二极管339和340以及感应器341和342；并且相位c包括IGBT对343和344、二极管345和346以及感应器347和348。
在一个示例性实施例中，图3示出的逆变器开关电路188的每个相位的二极管(例如，相位a的二极管332和333、相位b的二极管339和340、和相位c的二极管343和344)，在逆变器开关电路188的规定相位中，电流从低电平切换到高电平或从高电平切换到低电平时，提供在逆变器开关电路188的规定相位下电流从一个IGBT至另一IGBT的平滑过渡。
在一个示例性实施例中，图3示出的逆变器开关电路188的每个相位的感应器(例如，相位a的感应器335和336、相位b的感应器341和342、和相位c的感应器347和348)能使消除每个相位中的在对应IGBT中包括的总线的感应电力以及连接对应的IGBT与直流(DC)电源349的直流总线的感应电力。在一个示例性实施例中，总线在每个IGBT以及直流总线中的感应电力由于由铜制成的该总线导致。
在一个示例性实施例中，逆变器开关电路188还包括，在一个或多个绝缘栅双极晶体管330、331、337、338、343和344开启的同时，向绝缘栅双极晶体管330、331、337、338、343和344中的每个供应正电压或负电压的直流电源349。在一个示例性实施例中，直流电源349可以是任何已知的或待研发的直流电源，包括但是不受限于，具有存储用于对逆变器开关电路188充电的足够电荷的电容器组、电池组或用于以直流形式存储能量的任何其它装置。
在一个示例性实施例中，逆变器开关电路188进一步地包括栅极驱动电路350(当开关半导体是绝缘栅双极晶体管时的IGBT栅极驱动电路)，所述栅极驱动电路可以控制逆变器开关电路188的绝缘栅双极晶体管的开启/关断操作。尽管图3未示出，但是在一个示例性实施例中，逆变器开关电路188的每个IGBT(开关半导体)可以具有对应的栅极驱动电路，诸如栅极驱动电路350。
本领域的技术人员已知开关逆变电路188和在其中包括的构件的操作。因此，为了清楚起见，省略了对逆变器开关电路188如何操作的描述。
在一个示例性实施例中，在标记a、b和c的点处，逆变器开关电路188提供三相电压va、vb和vc以用于驱动电机117。此外和如上所述，马达117被连接到传感器115，传感器115向电子数据处理***120提供多个被感测参数，诸如转子位置。
图3进一步地示出上述逆变器监视器190。在一个示例性实施例中，逆变器监视器190包括监控电路360。尽管仅一个监控电路360被图3示出，如上所述，但是逆变器开关电路188的每个开关半导体(例如，绝缘栅双极晶体管330、331、337、338、343和344中的每个)可以在逆变器监视器190中具有对应的监控电路。参照图4，下文将进一步地描述监控电路190的操作。
在一个示例性实施例中，每个监控电路，诸如监控电路360，都生成一系列输出，诸如输出362、364和366，所述输出分别地对应于由监控电路360监控的脉冲序列、IGBT两端的电压改变速度、和IGBT两端的峰值电压。输出362、364和366将进一步地如下所述。
在一个示例性实施例中，监控电路360向电子数据处理***120 提供输出362、364和366，以用于进一步地处理和分析，依据图8的描述如将在下文所述。
在下文，将描述监控监视器190的单个监控电路(例如，监控电路360)和由监控电路360监控的开关半导体(例如，IGBT330)。应注意到相同的操作同样适用于监控监视器190的任何其它监控电路和其对应的开关半导体(例如，IGBT晶体管)。
图4图示了根据一个示例性实施例的监控电路和开关半导体。在图4中，IGBT330和相关联的构件(二极管332、感应器335、直流电压源349以及负荷(马达)117)被示出，所述构件的操作是已知的并且为了清楚起见因而将不被进一步地描述。
此外，如上参照图3所述，图4图示了监控电路360。在一个示例性实施例中，监控电路360包括3个子电路402、404和406。
第一子电路402包括各种构件，诸如电阻器402-1至402-3、二极管402-5和402-7至402-11、P沟道MOSFET402-6、逆变器402-15和402-16以及直流电压源402-20。在一个示例性实施例中，二极管402-5和P沟道MOSFET 402-6的组合称为PMOSFET。第一子电路402还包括二极管402-25，二极管402-25通常在第一子电路402和第三子电路406之间共用。在一个示例性实施例中，第一子电路402的输出是脉冲序列362，如上参照图3所述。
如在本领域中所已知，逆变器开关电路，诸如逆变器开关电路188，以从亚千赫兹每秒至数百千赫兹每秒的范围的速度操作。并且，逆变器开关电路188的开关装置(例如，绝缘栅双极晶体管330、331、337、338、343和344)操作(开启和关断)以在纳秒至微秒内改变状态(开启至关断，并且反之亦然)。这表示，图3示出的逆变器开关电路188的绝缘栅双极晶体管330、331、337、338、343和344中的每个(根据操作频率)每秒开启和/或关断许多次(例如，与每个IGBT相关联的栅极驱动电路(例如，栅极驱动电路350)控制IGBT的栅极电压vge以开启和/或关断IGBT)。当IGBT向负荷117提供满(峰值)电流(例如，100％的负荷电流或近满(近峰值)电流(例如，等于或大于80％的负荷电流))时，IGBT可以被以极大的过电压关断。
在一个示例性实施例中，每次IGBT被开启(例如，IGBT330)，第一子电路402生成(产生)脉冲(或脉冲序列)以作为输出362，并且第二子电路404在IGBT330两端的集电极发射极电压中生成(产生)上升速度(或脉冲序列)以作为输出364，并且在IGBT330两端的峰值集电极-发射极电压中生成(产生)上升速度(或脉冲序列)以作为输出366。相应地，通过上述第一子电路402的构件的相互作用，每次IGBT330开启时，第一子电路402生成脉冲或脉冲序列，根据所述脉冲或脉冲序列可以确定IGBT330的过载的频率和持续时间。现在将参照图4和5描述该脉冲序列的示例和其生成。
在一个示例性实施例中，当IGBT330以近满负荷、以满负荷或高于(例如，大于100％负荷)满负荷关断时，IGBT330以过电压关断。在一个示例性实施例中，过电压的值被确定为两项的相加。第一项是直流电源349两端的电压。第二项是感应器335的电感和通过IGBT330的电流的下降改变速度的乘积。
在一个示例性实施例中，如果IGBT330的过电压值超过由电路406的瞬态电压抑制器(TVS)二极管406-1至406-4和402-25组成的二极管链的击穿电压，则电流将经由二极管406-4、406-3、406-2、406-1、402-25、电阻器404-3和二极管406-5所组成的路径，从IGBT330的集电极端子流至IGBT330的栅极端子。随着在IGBT330的关断事件过程中，电流从IGBT330的集电极端子流至IGBT330的栅极端子，二极管402-25两端产生的电压促使PMOSFET(第一子电路402的反平行二极管402-5和P沟道MOSFET402-6)开启。相应地，在PMOSFET的漏极端子处连接的电阻器402-2和402-3的输出在电阻器402-3两端产生电压，所述电压在逆变器402-15的输出端处产生逻辑低电平输出，并且在逆变器402-16的输出端处产生逻辑高电平输出。因此，每当在IGBT330带有高于80％负荷的电流的同时，IGBT330的关断事件出现时，脉冲序列362位于逻辑高电平，否则脉冲序列362位于逻辑低电平。因此，每当IGBT330以近满电流、满电流和高于满电流(＞100％负荷)值被关闭时，第一子电路402生成由逻辑高电平输出组成的脉冲序列。
在一个示例性实施例中，第一子电路402的二极管402-7、402-8、402-9、402-10和402-11是保护二极管，以确保逆变器402-15和402-16被保护免于由于第三子电路406的极端操作状态导致的任何过电压，第三子电路406包括二极管406-4、406-3、406-2、406-1、402-25和406-5以及电阻器404-3。在一个示例性实施例中，极端操作状态是超过流过二极管406-4、406-3、406-2、406-1、402-25和406-5以及电阻器404-3链的10安培电流。
图5图示了根据一个示例性实施例的监控电路的输出的生成。在图5中，第一曲线图510图示了IGBT330的一个开/关周期T。IGBT330通过(经由IGBT栅极驱动器350)控制IGBT330的栅极电压(vge)被开启或关闭。TOff表示其中IGBT330被关断(IGBT330从高电平H切换至低电平L)的周期，并且Ton表示其中IGBT330被开启(IGBT330从低电平L切换至高电平H)的周期。
此外，在图5中，第二曲线图520图示了流过IGBT330的电流(iigbt)和IGBT330的集电极-发射极电压(vce)的特性。如曲线图520所示并且在一个示例性实施例中，在Toff开始时，vce增加而iigbt减少，然而在Toff结束时和Ton开始时，vce下降而iigbt增加。换句话说，iigbt沿着与vge相同的轨迹，而vce沿着与iigbt和vge相比相反的轨迹。
此外，在图5中，第三曲线图530图示了第二子电路404的电阻器404-2两端的电压(将进一步地如下所述)。如第三曲线图530所示，除了在第二曲线图520中具有集电极-发射极电压vce的上升，第二子电路404的电阻器404-2两端的电压是零。此外，第二子电路404的电阻器404-2两端的非零电压值的数值与每次IGBT360关断时Vce的数值成比例。
最后，第一子电路362的输出362(例如，脉冲序列)被示出在图5的第四曲线图540中。如第四曲线图540所示，脉冲针对电阻器404-2两端的每个非零电压而生成，每个生成的脉冲的宽度与第二子电路404的电阻器404-2两端的电压的数值成比例。
返回参照图4，监控电路360进一步地包括第二子电路404。第二子电路404包括诸如电阻器404-1至404-3和二极管404-5的构件。在一个示例性实施例中，第二子电路404如下生成输出364(电压vce的上升速度)和输出366(电压vce的峰值)。
如上所述参照第一子电路402，如果IGBT330的过电压值超过由电路406的瞬态电压抑制器(TVS)二极管406-1至406-4和402-25组成的二极管链的击穿电压，则电流将经由二极管406-4、406-3、406-2、406-1、402-25、电阻器404-3和二极管406-5所组成的路径，从IGBT330的集电极端子流至IGBT330的栅极端子。电流的该流动促使电阻器404-3两端的电压降落。该电压使用电阻器组合404-1和404-2而分开。二极管404-5确保监视电路404的输出保持在易被电子数据处理***120读取而丝毫未损坏电子数据处理***120的范围中。电阻器404-2两端的电压值和电阻器404-2两端的电压上升速度分别地构成输出366和364。电阻器404-2两端的电压值和电阻器404-2两端的电压上升速度分别地表示IGBT330电压(vce)的峰值和IGBT330两端的电压上升速度
在一个示例性实施例中，第二子电路404确定输出364，如在图5中的曲线图520和/或曲线图530所示。在一个示例性实施例中，第二子电路404确定vce的峰值，如在图5中的曲线图520所示。
监控电路360进一步地包括第三子电路406，在一个示例性实施例中，第三子电路406作为用于IGBT330的过电压保护电路来操作。第三子电路406包括诸如二极管406-1至406-5的构件。在一个示例性实施例中，第三子电路406可以如下工作。
如上参照第一子电路402所述，当IGBT330在近满负荷、满负荷或高于(例如，大于100％负荷)满负荷下关闭时，IGBT330以过电压关闭。在一个示例性实施例中，过电压的值被确定为两项的相加。第一项是直流电源349两端的电压。第二项是感应器335的电感和通过IGBT330的电流的下降改变速度的乘积。
在一个示例性实施例中，如果IGBT330的过电压值超过由电路406的瞬态电压抑制器(TVS)二极管406-1至406-4和402-25组成的二极管链的击穿电压，则电流将经由二极管406-4、406-3、406-2、406-1、402-25、电阻器404-3和二极管406-5所组成的路径，从IGBT330的集电极端子流至IGBT330的栅极端子。
在一个示例性实施例中，从IGBT330的集电极端子流至栅极端子的电流将IGBT330的栅极端子充电到IGBT330栅极电压(vge)的阈值电压以上，因而返回开启IGBT330并且将IGBT330的关断过程停止数纳秒，例如，根据负荷停止40纳秒至约200纳秒。负荷越高，停止IGBT300关断过程的持续时间可以越长。因此，流过由二极管406-4、406-3、406-2、406-1、402-25、电阻器404-3和二极管406-5所组成的路径的栅极充电电流生成IGBT电压停止效应，导致IGBT330的过电压保护。在一个示例性实施例中，第三子电路406的该过电压保护能力不允许IGBT330的电压超过其对应的额定值，并且将IGBT330的电压保持在安全操作区域(SOA)中，如IGBT330的规范所规定。
一旦生成输出362、364和366，如上所述，在一个示例性实施例中，逆变器监视器190的每个监控电路向电子数据处理***120发送对应的被生成输出362、364和366。根据被接收输出数据，电子数据处理***120确定逆变器开关电路188的每个IGBT(IGBT是开关半导体的示例)的过载的频率和持续时间。在一个示例性实施例中，基于被接收输出数据，电子数据处理***120进一步地产生行为模型，马达117根据行为模型被驱动。在一个示例性实施例中，电子数据处理***120还产生维护时间表，以用于对逆变器开关电路188的开关半导体的维护安排时间并且执行所述维护。确定开关半导体的过载的频率和持续时间和/或产生提到的各种模式的操作将依据图8的描述进一步地如下所述。
已经描述了监控电路360的操作，在下文将描述马达117被驱动所根据的在各种负荷状态下的各种形式的输出362的示例。
图6图示了当马达在相对较轻负荷状态下被驱动时，监控监视器的监控开关半导体的监控电路生成的根据一个示例性实施例的脉冲序列。
如图6所示，监控电路，诸如监控电路360，生成用于连接至监控电路的每个IGBT的脉冲序列(输出362)。给出逆变器开关电路188 的6个绝缘栅双极晶体管330、331、337、338、343和344，图6图示了用于6个绝缘栅双极晶体管的6个不同的脉冲序列。此外，图6还图示了由逆变器开关电路188提供至马达117的三相电流ia，ib和ic。
参照图3和6，使用绝缘栅双极晶体管330和331生成ia。相应地，在ia的半个正循环过程中，在监控IGBT330的监控电路的输出端处生成脉冲序列，而在ia的半个负循环过程中，脉冲序列生成在监控IGBT331的监控电路的输出端处。
类似地，在ib的半个正循环过程中，脉冲序列在监控IGBT337的监控电路的输出端处被生成，而在ib的半个负循环过程中，在监控IGBT338的监控电路的输出端处生成脉冲序列。
类似地，在ic的半个正循环过程中，脉冲序列在监控IGBT343的监控电路的输出端处被生成，而在ic的半个负循环过程中，脉冲序列生成在监控IGBT344的监控电路的输出端处。
如用于每个相电流的输出脉冲序列所示，随着每个相电流到达最大值或最小值，对应的被生成脉冲的宽度增加。
图7图示了根据一个示例性实施例的当马达在相对于图6的更极端负荷状态下被驱动时，监控监视器的监控开关半导体的监控电路生成的脉冲序列。
如图7所示，监控电路，诸如监控电路360，生成用于连接至监控电路的每个IGBT的脉冲序列(输出362)。给出逆变器开关电路188的6个绝缘栅双极晶体管330、331、337、338、343和344，图7图示了用于6个绝缘栅双极晶体管的6个不同的脉冲序列。此外，图7还图示了由逆变器开关电路188提供至马达117的三相电流ia、ib和ic。
由于与图6相比，马达117在更极端状态下被驱动(更大的转矩被马达117的操作员施加)，除了在图7中的ia、ib和ic的峰值的周期性不同于图6，ia、ib和ic以及由用于6个绝缘栅双极晶体管的监控电路生成的脉冲序列之间的关联类似于如上参照图6所述的内容。因此，与在图6中生成的对应脉冲序列相比，由监控电路生成的脉冲序列也在周期性和宽度方面不同，其中马达117在相对较轻负荷状态下被驱动。
图8图示了当马达在失速状态下被驱动时，监控监视器的监控开关半导体的监控电路生成的根据一个示例性实施例的脉冲序列。
在一个示例性实施例中，当逆变器进送马达117失速时，马达117的操作员施加非常大的转矩以离开该失速状态。例如，当车辆在超负荷状态下工作时，为在逆变器开关电路188的规定功率(功率＝转矩*速度，速度以rad/sec为单位)下获得较大转矩，马达速度下降至零或非常近于零。相应地，在失速状态下，逆变器开关电路188的仅三个绝缘栅双极晶体管可以在开启和关断状态之间切换，以支持操作员施加的较大转矩。在失速状态下，图3示出的连接至逆变器开关电路188的DC电压349的正极端的绝缘栅双极晶体管中的一个(例如，绝缘栅双极晶体管330、337和343中的一个)向马达117提供峰值负荷电流，并且连接至逆变器开关电路188的DC电压349的负极端的两个非互补性绝缘栅双极晶体管(例如，绝缘栅双极晶体管338和344)向负荷117提供峰值负荷电流的一半。
如图8所示，IGBT330(连接至DC电压349的正极端的相位a IGBT)、IGBT344(连接至DC电压349的负极端的相位c IGBT)和IGBT338(连接至DC电压349的t±ie负极端的相位bIGBT)切换以支持峰值转矩，使得操作员可以从失速状态向外拉动车辆。在失速状态下，用于其余三个绝缘栅双极晶体管(绝缘栅双极晶体管331、337和343)的脉冲图形不被生成。相应地，如图8所示，绝缘栅双极晶体管331、337和343的监控电路不生成对应的输出(脉冲序列)。
因此，在一个示例性实施例中，逆变器监视器190，使用图8的被生成脉冲序列的示例，识别车辆是否已经进入失速状态中、车辆在失速状态中保持多长时间和/或车辆如何频繁进入失速状态中。该信息然后可以用于生成与车辆的每个操作员相关联的唯一标记和行为模型。
已经描述了用于逆变器开关电路188的每个开关半导体由逆变器监视器190的对应监控电路生成输出362、364和366，在下文将描述使用输出362、364和366以确定开关半导体的过载的频率和持续时间和/或形成驱动特定马达/车辆的行为模型的过程。此外，也将描述形成用于逆变器开关电路188的开关半导体的维护时间表的内容。
返回参照图3，在一个示例性实施例中，输出362、364和366被提供(例如，使用已知的或待生成的方法被发送或传输)至电子数据处理***120。通过退化估算模块130或执行用于退化估算模块130的计算机可读指令(保存在与电子数据处理***120相关联的存储器上)的处理器，电子数据处理***120接收输出362、364和366。
在一个示例性实施例中，使用作为输出362提供的被生成脉冲，电子数据处理***120确定在相对较轻负荷状态、相对较高负荷状态和/或失速状态下驱动马达117的频率。相应地，电子数据处理***120还确定逆变器开关电路188的开关半导体的过载的频率和持续时间。
在一个示例性实施例中，一个失速状态被认为是具有由车辆操作员施加的脱离失速状态的转矩的持续时间和振幅的一个事件。与在车辆操作员熟练并且有经验的情况下具有多个该事件相比，如果车辆操作员不熟练并且无经验，则日常可以具有更多该事件。类似地，在一个示例性实施例中，计数器可以被构建以了解，在施工现场处(例如，用于在建筑工地处移动材料的前悬式装载机)操作车辆的同时，每个操作员在规定日期中导致多少近满负荷、满负荷和高于满负荷事件。
在一个示例性实施例中，电子数据处理***120可以利用具有IGBT330的过电压、vce的峰值电压(输出366)和被生成脉冲图形(输出362)的特征的表格，以确定用于IGBT330的应力图形。
此外，在一个示例性实施例中，基于从监控每个开关半导体的逆变器监视器190的对应监控电路接收的输出364和366，电子数据处理***120估算逆变器开关电路188的每个开关半导体的温度。例如，基于从监控电路360接收的输出364和366(例如，vce的上升速度和Vce的峰值)，电子数据处理***120在IGBT330的关断事件过程中估算IGBT330的温度。例如，电子数据处理***120可以使用表格或预表征表格。在一个示例性实施例中，该表格是三维的，在IGBT330 的四个参数中具有预表征关系，其中，IGBT330的电压(vce)的上升速度、IGBT330的电压的峰值(vce_peak)、逆变器开关电路188的冷却剂温度(TCoolant)作为表格的输入，并且IGBT330的结点温度(TJigbt)作为三维表格的输出。因此，对于IGBT330的vce(输出364)的每个上升速度和IGBT330的脉冲序列(输出362)，查找表被参考以查找IGBT330的结点温度的估算值。
从IGBT330的被估算温度和IGBT330的应力图形，电子数据处理***120可以形成用于马达117如何被驱动的行为模型。在行为模型之后，电子数据处理***120还可以确定用于逆变器开关电路188的每个IGBT的退化模型。
在一个示例性实施例中，基于以下事实，即对于规定的冷却剂温度，IGBT330的被估算温度越高，IGBT330的退化可以越强，电子数据处理***120可以确定用于IGBT330的退化模型。因此，马达117被驱动所根据的失速状态的频率(从用于IGBT330的应力模型得到)越高，IGBT330的退化可以越快。
基于退化模型和具有晶体管退化和需要维护之间的关系的特征的车辆维护时间查找表，电子数据处理***120可以确定时间表以用于执行逆变器开关电路188的绝缘栅双极晶体管的一个或多个的维护。
上述示例性实施例提供监控电路对各种输出的生成，监控电路监控驱动负荷的逆变器开关电路中的每个开关半导体。此外，上述示例性实施例被提供以用于使用生成的输出，以分析和形成用于驱动负荷的行为模型、以及用于逆变器开关电路的开关半导体的退化模型、以及用于执行对每个开关半导体的维护的维护时间表。
上述示例性实施例的一些优点如下所述。在逆变器进送电动马达/发生器的稳态和瞬态操作状态过程中，逆变器监视器是快速、精确的并且很好地工作(如实验室测试所证实)。
为评估逆变器IGBT中的负荷相关的损坏，逆变器监视器不使用由任何对流电流传感器所测量的电流，因此，由电流传感器导致的误差被消除，包括在电力驱动装置中通常使用的由诸如霍耳效应的常规传感器测量的电流测量值的任何温度相关偏移。
该逆变器监视器在IGBT结点的操作温度范围(-40℃至175℃)中很好地工作。
在一个示例性实施例中，因为逆变器监视器也用于在关断事件过程中(使用上述第三子电路406)停止IGBT过电压，因此监控电路的双重使用不增加任何可感知的递增成本。没有用于执行提出的温度感测计划的额外成本，如上所述。
在一个示例性实施例中，为了确定输出364和366而流过第二子电路404的电阻器404-3的电流使得***针对最低开关损耗而优化，因此由于IGBT两端的过电压小于200纳秒，提出的感测计划的实现使得逆变器高效。
在一个示例性实施例中，在关断事件过程中，逆变器监视器预测IGBT结点温度，这显示当操作员在正常的、较重的负荷、和/或失速状态下驱动马达时，IGBT变得如何热。
在一个示例性实施例中，由提出的逆变器监视器生成的数据用于形成操作员的行为模型和操作员期望。
在一个示例性实施例中，操作员行为模型用于形成车辆的燃料消耗模型。例如，可能的是，与不频繁地在失速状态下驾驶车辆的操作员相比，使车辆失速的操作员更经常在处理的每吨材料的情况下使用更多燃料。
在一个示例性实施例中，提出的逆变器监视器为制造商提供战略优势。例如，使用由逆变器监视器生成的数据和形成的行为模型，制造商可以为操作员提供训练，使得用于使用车辆的操作员在完成相同量的工作的同时，使用较少的燃料消耗和较少的维护需求。
在一个示例性实施例中，行为模型显示在车辆的测试驾驶过程中，操作员如何执行并且操作员可以实现那些改进以增加生产率和车辆寿命，同时减少燃料消耗。
逆变器监视器认为，驱动负荷是被由六个功率半导体模块或装置制成的标准逆变器驱动的永磁体(PM)和感应马达。因为逆变器监视器基于IGBT水平，因此逆变器监视器还可以延伸以覆盖开关磁阻(SR) 和PM无刷DC(PMBLDC)电动马达。
示例性实施例如此被描述，明显的将是，可以以许多方式改变示例性实施例。该变化不被认为违反示例性实施例的精神和范围，并且对于本领域的技术人员明显的所有的这种修改旨在被包括在权利要求的范围内。
与申请一起提交的专利权利要求是没有偏见的***化表述，以用于获得更广泛的专利保护。申请人保留要求保护之前仅在描述和/或附图中公开的特征的甚至其他组合的权利。

Claims (20)

1.一种电路，包括：
第一子电路，所述第一子电路被构造成用于生成与逆变器中的晶体管的过载的频率和持续时间对应的第一数据；和
第二子电路，所述第二子电路被构造成用于生成与逆变器中的晶体管的电压上升速度和电压峰值对应的第二数据；其中
第一子电路和第二子电路被构造成用于向控制器分别地提供作为输出的第一数据和第二数据，以用于分析连接到逆变器的负荷被驱动的方式。
2.根据权利要求1所述的电路，其中：
第一子电路被构造成用于在晶体管的关断事件过程中生成第一数据。
3.根据权利要求2所述的电路，其中：
当晶体管向负荷提供峰值电流或近峰值电流时，关断事件发生。
4.根据权利要求2所述的电路，其中：
第一数据是一系列脉冲。
5.根据权利要求1所述的电路，其中：
第二子电路被构造成用于在晶体管的关断事件过程中生成第二数据。
6.根据权利要求7所述的电路，其中：
第二子电路被构造成通过测量第二子电路中的电阻器两端的电压而生成第二数据。
7.根据权利要求1所述的电路，其中：
控制器被构造成通过如下方式来分析负荷被驱动的方式：
接收第一数据，并且
基于第一数据中包括的频率和脉冲宽度而确定晶体管的过载的频率和持续时间。
8.根据权利要求7所述的电路，其中：
控制器进一步地被构造成通过如下方式而分析负荷被驱动的方式：
接收第二数据；
基于第二数据，确定晶体管在关断事件过程中的温度；
基于被确定的温度而形成晶体管的退化模型，以及
基于退化模型和维护查找表确定用于执行晶体管的维护的时间表。
9.根据权利要求1所述的电路，进一步包括：
第三子电路，所述第三子电路连接到第一子电路和第二子电路，第三子电路被构造成作为用于晶体管的过电压保护来操作。
10.根据权利要求1所述的电路，其中：晶体管是绝缘栅双极晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、碳化硅MOSFET或碳化硅IGBT中的一个。
11.一种***，包括：
形成逆变器的多个晶体管；和
多个电路，所述多个电路中的每个都连接到所述多个晶体管中的一个，所述多个电路中的每个都被构造成通过如下方式来监测所述多个晶体管中的相应的一个：
生成与所述多个晶体管中的对应的一个的过载的频率和持续时间对应的第一数据，以及
生成与所述多个晶体管中的所述对应一个的电压上升速度和电压峰值对应的第二数据，其中，
所述多个电路中的每个都被构造成用于向控制器提供作为输出的对应的第一数据和第二数据，以用于分析连接到逆变器的负荷被驱动的方式。
12.根据权利要求11所述的***，其中：
所述多个晶体管中的每个都包括：
第一子电路，所述第一子电路被构造成用于在所述多个晶体管的所述对应一个的关断事件过程中生成第一数据；和
第二子电路，所述第二子电路被构造成用于在所述多个晶体管的所述对应一个的关断事件过程中生成第二数据。
13.根据权利要求12所述的***，其中：
当所述多个晶体管的所述对应一个向负荷提供峰值电流或近峰值电流时，关断事件发生。
14.根据权利要求12所述的***，其中：
第一数据是一系列脉冲。
15.根据权利要求12所述的***，其中：
第二子电路被构造成用于通过测量在第二子电路中的电阻器两端的电压而生成第二数据。
16.根据权利要求12所述的***，其中：
所述多个晶体管中的每个都进一步地包括：
第三子电路，所述第三子电路连接到第一子电路和第二子电路，所述第三子电路被构造成作为用于所述多个晶体管的所述对应一个的过电压保护来操作。
17.根据权利要求11所述的***，其中：
控制器被构造成通过如下方式来分析负荷被驱动的方式：
接收第一数据和第二数据，并且
基于第一数据和第二数据而分析负荷被驱动的方式。
18.根据权利要求17所述的***，其中：
控制器被构造成通过基于第一数据中包括的脉冲宽度和频率，确定晶体管的过载的频率和持续时间，而分析负荷被驱动的方式。
19.根据权利要求17所述的***，其中：
控制器被构造成通过如下方式分析负荷被驱动的方式：
基于第二数据，确定在关断事件过程中所述多个晶体管的所述对应一个的温度，
基于被确定的温度形成用于所述多个晶体管的所述对应一个的退化模型，并且
基于退化模型和维护查找表确定用于执行所述多个晶体管的所述对应一个的维护的时间表。
20.根据权利要求11所述的***，其中：
所述多个晶体管中的每个都是绝缘栅双极晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、碳化硅MOSFET或碳化硅IGBT中的一个。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111164442A (zh) * 2017-08-16 2020-05-15 康诺特电子有限公司 用于诊断电故障的***和方法
CN111181362A (zh) * 2020-01-19 2020-05-19 山东大学 一种高抗扰SiC MOSFET驱动电路、半桥电路及工作方法
CN114264970A (zh) * 2021-12-21 2022-04-01 福建江夏学院 一种直流-直流变换器的过载检测电路及方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190250205A1 (en) * 2018-02-13 2019-08-15 GM Global Technology Operations LLC Thermal model based health assessment of igbt
JP6791180B2 (ja) * 2018-03-01 2020-11-25 Tdk株式会社 センサ
US11462918B2 (en) * 2019-02-22 2022-10-04 Aurora Flight Sciences Corporation Battery switch with current control
CN110221189B (zh) * 2019-06-05 2020-07-17 合肥工业大学 一种igbt模块键合线在线状态监测的方法
CN116674396B (zh) * 2023-07-28 2023-11-03 江西五十铃汽车有限公司 一种新能源汽车电驱动***控制方法及***

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4432032A (en) * 1980-01-25 1984-02-14 Exxon Research And Engineering Company Auxiliary voltage snubber circuit
CN101814720A (zh) * 2009-02-20 2010-08-25 株式会社安川电机 电动车辆逆变器设备及其保护方法
CN103872889A (zh) * 2012-12-18 2014-06-18 英飞凌科技奥地利有限公司 用于栅极控制电路的安全电路和紧急电源

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7907379B2 (en) 2008-09-30 2011-03-15 Infineon Technologies Ag Overload protection for a circuit arrangement having a transistor
US20110025404A1 (en) 2009-07-29 2011-02-03 Qualcomm Incorporated Switches with variable control voltages

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4432032A (en) * 1980-01-25 1984-02-14 Exxon Research And Engineering Company Auxiliary voltage snubber circuit
CN101814720A (zh) * 2009-02-20 2010-08-25 株式会社安川电机 电动车辆逆变器设备及其保护方法
CN103872889A (zh) * 2012-12-18 2014-06-18 英飞凌科技奥地利有限公司 用于栅极控制电路的安全电路和紧急电源

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111164442A (zh) * 2017-08-16 2020-05-15 康诺特电子有限公司 用于诊断电故障的***和方法
CN111164442B (zh) * 2017-08-16 2022-08-09 康诺特电子有限公司 用于诊断电故障的***和方法
CN111181362A (zh) * 2020-01-19 2020-05-19 山东大学 一种高抗扰SiC MOSFET驱动电路、半桥电路及工作方法
CN114264970A (zh) * 2021-12-21 2022-04-01 福建江夏学院 一种直流-直流变换器的过载检测电路及方法
CN114264970B (zh) * 2021-12-21 2023-06-06 福建江夏学院 一种直流-直流变换器的过载检测电路及方法

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