本發(fā)明涉及電機和電子控制，具體而言，涉及一種用于確定電機控制器中的mosfet的結(jié)溫的方法。

背景技術(shù)：

1、mosfet(metal-oxide-semiconductor?field-effect?transistor，金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的結(jié)溫(junction?temperature)是mosfet工作時的實際溫度。如果mosfet結(jié)溫超過設(shè)定的溫度閾值，則會導(dǎo)致mosfet因溫度過高而損壞。

2、目前，在電機控制器中，封裝有mosfet的芯片通過焊接設(shè)置在pcb(printedcircuit?board，印制電路板)上。在鄰近芯片的位置處，溫度傳感器通過焊接設(shè)置在pcb上，以用于測量pcb的溫度，并且將pcb溫度作為芯片的殼溫。通過調(diào)節(jié)電機控制器的輸出功率，從而使得該溫度不超過設(shè)定的溫度閾值，從而確保mosfet不會因為溫度過高而損壞。但是，通過該方式獲得的溫度實際上是鄰近芯片的位置處的pcb溫度，而不是mosfet結(jié)溫，兩者之間存在較大誤差，導(dǎo)致無法獲得準(zhǔn)確的mosfet結(jié)溫。因此，為了達(dá)到保護mosfet的目的，需要預(yù)留較大的溫度裕量，也就是說，需要將溫度閾值設(shè)置得更低，導(dǎo)致無法充分發(fā)揮電機控制器的性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的出發(fā)點在于，提供了用于確定電機控制器中的mosfet的結(jié)溫的方法，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在上述問題。

2、本發(fā)明的實施例的提供了一種用于確定電機控制器中的mosfet的結(jié)溫的方法，所述電機控制器包括封裝有mosfet的芯片、pcb和散熱器，所述芯片設(shè)置在所述pcb的一側(cè)上，所述散熱器設(shè)置在所述pcb的另一側(cè)上，所述方法包括：

3、將所述芯片的冷卻路徑中的元件劃分為多級等效電路，并且對每級等效電路的熱阻值和熱容值進行標(biāo)定；

4、實時獲取散熱器溫度、mosfet發(fā)熱功率、電機發(fā)熱功率和pcb發(fā)熱功率；

5、根據(jù)散熱器溫度、mosfet發(fā)熱功率、電機發(fā)熱功率、pcb發(fā)熱功率以及每級等效電路的熱阻值和熱容值計算獲得mosfet結(jié)溫。

6、可選地，將所述芯片的冷卻路徑中的元件劃分為四級等效電路，每級等效電路包括一個熱阻和一個熱容。

7、可選地，將封裝有mosfet的芯片作為第一級等效電路，所述第一級等效電路包括熱阻r1和熱容c1；

8、將焊料、頂層鋪銅、pcb和底層鋪銅作為第二級等效電路，所述第二級等效電路包括熱阻r2和熱容c2；

9、將熱界面材料作為第三級等效電路，所述第三級等效電路包括熱阻r3和熱容c3；

10、將底板和散熱器作為第四級等效電路，所述第四級等效電路包括熱阻r4和熱容c4。

11、可選地，根據(jù)以下公式計算mosfet結(jié)溫tjunction：

12、δtx(k)＝δtx(k-1)+ts/(τx+ts)·[rx·pxloss(k)-δtx(k-1)]，τx＝rxcx，x＝1,2,3,4，

13、tjunction(k)＝δt1(k)+δt2(k)+δt3(k)+δt4(k)+tcooler(k)，

14、當(dāng)x＝1時，ploss(k)＝ploss_junction(k)，

15、當(dāng)x＝2、3、4時，ploss(k)＝ploss_junction(k)+ploss_motor(k)+ploss_pcb(k)，

16、其中，k是檢測的次序數(shù)，ts是每次檢測的持續(xù)時間，tcooler是散熱器溫度，ploss_junction是mosfet發(fā)熱功率，ploss_motor是電機發(fā)熱功率，ploss_pcb是pcb發(fā)熱功率。

17、可選地，根據(jù)以下公式計算焊料溫度tsolder：

18、tsolder(k)＝δt2(k)+δt3(k)+δt4(k)+tcooler(k)。

19、可選地，借助于設(shè)置在所述散熱器上的溫度傳感器實時獲取散熱器溫度tcooler。

20、可選地，根據(jù)以下公式計算pcb發(fā)熱功率ploss_pcb和電機發(fā)熱功率ploss_motor：

21、ploss_pcb(k)＝(tpcb(k)-tpcb(k-1))/r5，

22、ploss_motor(k)＝(tmotor(k)-tmotor(k-1))/r6，

23、其中，tpcb是pcb溫度，tmotor是電機溫度，r5是從設(shè)置用于實時獲取散熱器溫度的溫度傳感器的pcb位置到設(shè)置芯片的pcb位置之間的熱阻，r6是從設(shè)置用于實時獲取電機溫度的溫度傳感器的位置到設(shè)置芯片的pcb位置之間的熱阻。

24、可選地，用于實時獲取電機溫度tmotor的溫度傳感器設(shè)置在所述電機的定子上。

25、可選地，借助于設(shè)置在所述pcb的鄰近所述芯片的位置處的溫度傳感器實時獲取pcb溫度tpcb。

26、可選地，在獲得mosfet結(jié)溫之后，所述方法還包括：

27、調(diào)節(jié)電機控制器的輸出功率，使得mosfet結(jié)溫不超過設(shè)定的溫度閾值。

28、本發(fā)明的實施例的用于確定電機控制器中的mosfet的結(jié)溫的方法至少具有以下優(yōu)點：

29、本發(fā)明中，在計算mosfet結(jié)溫的過程中，考慮了mosfet發(fā)熱功率、電機發(fā)熱功率和pcb發(fā)熱功率以及芯片的冷卻路徑中的元件的熱阻和熱容特性對mosfet結(jié)溫的影響，從而使得計算得到的mosfet結(jié)溫趨近真實的mosfet結(jié)溫。

30、本發(fā)明中，由于計算得到的mosfet結(jié)溫趨近于真實的mosfet結(jié)溫，所以無需預(yù)留較大的溫度裕量，從而能夠?qū)囟乳撝翟O(shè)置為趨近mosfet的理論溫度閾值，以充分發(fā)揮電機控制器的性能。

31、本發(fā)明中，根據(jù)芯片的冷卻路徑中的元件的特性將它們劃分為四級等效電路，每級等效電路包括一個熱阻和一個熱容，從而能夠以簡便的計算方式獲得準(zhǔn)確的mosfet結(jié)溫。

32、本發(fā)明中，還可以計算得到焊料溫度，從而確保焊料溫度不高于焊料溫度閾值，以避免由于焊料溫度過高而影響電機控制器的正常運行。

技術(shù)特征：

1.一種用于確定電機控制器中的mosfet的結(jié)溫的方法，所述電機控制器包括封裝有mosfet的芯片、pcb和散熱器，所述芯片設(shè)置在所述pcb的一側(cè)上，所述散熱器設(shè)置在所述pcb的另一側(cè)上，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述芯片的冷卻路徑中的元件劃分為四級等效電路，每級等效電路包括一個熱阻r和一個熱容c。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，根據(jù)以下公式計算mosfet結(jié)溫tjunction：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，根據(jù)以下公式計算焊料溫度tsolder：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，借助于設(shè)置在所述散熱器上的溫度傳感器實時獲取散熱器溫度tcooler。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，根據(jù)以下公式計算pcb發(fā)熱功率ploss_pcb和電機發(fā)熱功率ploss_motor：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，用于實時獲取電機溫度tmotor的溫度傳感器設(shè)置在所述電機的定子上。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，借助于設(shè)置在所述pcb的鄰近所述芯片的位置處的溫度傳感器實時獲取pcb溫度tpcb。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，在獲得mosfet結(jié)溫之后，所述方法還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于確定電機控制器中的MOSFET的結(jié)溫的方法，所述方法包括：將芯片的冷卻路徑中的元件劃分為多級等效電路，并且對每級等效電路的熱阻值和熱容值進行標(biāo)定；實時獲取散熱器溫度、MOSFET發(fā)熱功率、電機發(fā)熱功率和PCB發(fā)熱功率；根據(jù)散熱器溫度、MOSFET發(fā)熱功率、電機發(fā)熱功率、PCB發(fā)熱功率以及每級等效電路的熱阻值和熱容值計算獲得MOSFET結(jié)溫。本發(fā)明中，在計算MOSFET結(jié)溫的過程中，考慮了MOSFET發(fā)熱功率、電機發(fā)熱功率和PCB發(fā)熱功率以及芯片的冷卻路徑中的元件的熱阻和熱容特性對MOSFET結(jié)溫的影響，從而使得計算得到的MOSFET結(jié)溫趨近真實的MOSFET結(jié)溫。

技術(shù)研發(fā)人員：孫彥軍,胡杰
受保護的技術(shù)使用者：緯湃汽車電子（天津）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19