温度测量方法、芯片温度检测方法、装置、设备及车辆与流程

文档序号:32951236发布日期:2023-01-14 13:39阅读:145来源:国知局
温度测量方法、芯片温度检测方法、装置、设备及车辆与流程

1.本发明涉及芯片技术领域,特别是涉及一种温度测量方法、芯片温度检测方法、装置、设备及车辆。


背景技术:

2.车辆控制器的热管理有益于控制器性能的降本提效,良好的热管理策略的搭建须以及时准确的温度值作为基础。
3.igbt(insulated gate bipolar transistor,绝缘栅双极型晶体管芯片)芯片模块作为密封封装模块,无法使用引线型传感器直接测量,目前常用的igbt结温测量手段通常为温差补偿法,通过测量密封的igbt模块外部区域的温度,利用所述外部温度与igbt理论结温之差对测量的外部温度进行补偿来作为igbt结温。由于igbt本身体积小,对热损耗敏感性较高,升温快,且距离水道较远,降温较慢;但测量的外部区域距离水道较近,升温慢降温快。
4.这样就导致目前的温差补偿法对于igbt芯片的结温测量存在准确性和及时性较低的问题。


技术实现要素:

5.有鉴于此,本发明旨在提出一种温度测量方法、芯片温度检测方法、装置、设备及车辆,以解决目前igbt芯片的温度测量准确性和及时性较低的问题。
6.为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:一种温度测量方法,应用于密封封装的芯片,包括:确定所述芯片的散热路径,其中,所述散热路径中包括多个散热节点,每个所述散热节点配置热容和至少一个热阻;基于所述散热路径,构建每个所述散热节点的传热学等式;其中,所述传热学等式用于表征所述芯片产生的热量传递到该散热节点的温度;基于各个所述传热学等式,构建测温模型;其中,所述测温模型中各个所述传热学等式中包括待调整的热容参数和热阻参数;基于工况参数样本,训练所述测温模型,直到所述测温模型的输出结果满足目标条件,得到目标测温模型;其中,在每一次训练时,根据所述测温模型输出的各个所述散热节点的温度变化和所述芯片的实际温度变化,对所述待调整的热容参数和热阻参数进行调整;其中,所述目标测温模型用于测量所述芯片的工作温度。
7.进一步地,所述基于工况参数样本,训练所述测温模型,直到所述测温模型的输出结果满足目标条件,得到目标测温模型,包括:输入所述工况参数样本至所述测温模型,并设置所述测温模型中各个所述散热节点的热容参数和热阻参数,运行所述测温模型,得到各个所述散热节点的温度变化;
测量所述芯片在给定所述工况参数样本下的实际温度变化;基于所述实际温度变化,对所述测温模型中各个所述散热节点的热容参数和热阻参数进行调整,以使所述测温模型的输出结果无限趋近于所述实际温度变化,得到所述目标测温模型。
8.进一步地,所述确定所述芯片的散热路径,包括:按照热量输入到输出的顺序,确定所述芯片所包含的多个所述散热节点;为每个所述散热节点设置一个热容以及至少两个热阻,得到所述散热路径;其中,所述至少两个热阻并联在所述热容的一端。
9.进一步地,所述密封封装的芯片为igbt芯片。
10.进一步地,在得到所述目标测温模型之后,所述方法还包括:将所述目标测温模型配置至车辆的控制器程序,以使所述车辆在行驶过程中,基于工况参数和所述目标测温模型,测量所述芯片的温度。
11.进一步地,所述基于所述实际温度变化,对所述待调整的热容参数和热阻参数进行调整,包括:基于各个所述散热节点的所述实际温度变化,利用结构函数得到每个所述散热节点的热阻参数与热容参数的关系曲线;基于所述关系曲线,调整所述测温模型中每个所述散热节点的热容参数和热阻参数,以使所述测温模型中每个所述散热节点的热容参数和热阻参数满足所述关系曲线。
12.相对于现有技术,本发明所述的温度测量方法具有以下优势:本发明通过确定所述芯片的散热路径,其中,所述散热路径中包括多个散热节点,每个散热节点配置热容和至少一个热阻;基于所述散热路径,构建每个所述散热节点的传热学等式;其中,所述传热学等式用于表征芯片产生的热量传递到该散热节点的温度;基于各个所述传热学等式,构建测温模型;其中,所述测温模型中各个所述传热学等式中包括待调整的热容参数和热阻参数;基于工况参数样本,训练所述测温模型,直到测温模型的输出结果满足目标条件,得到目标测温模型;其中,在每一次训练时,根据所述测温模型输出的各个散热节点的温度变化和所述芯片的实际温度变化,对待调整的热容参数和热阻参数进行调整;其中,所述目标测温模型用于测量所述芯片的工作温度。
13.由于基于芯片散热路径中每个散热节点的传热学等式构建测温模型,并基于工况参数样本对该测温模型进行训练直到输出的结果满足目标条件,才能够得到目标测温模型,这样,通过了不同工况和散热节点的不同热容参数和不同热阻参数,不断训练目标测温模型,以使目标测温模型在训练过程中测量的温度,越来越趋近工况下芯片的实际温度,从而都能够准确测算出芯片温度,且由于模型的计算能力较强,因此,可以提高芯片温度的测量效率。
14.本发明的另一目的在于提供芯片温度检测方法,以解决目前igbt芯片的温度测量准确性和及时性较低的问题。
15.为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:一种芯片温度检测方法,应用于车辆,包括:获取所述车辆的当前工况参数;将所述当前工况参数输入到目标测温模型,得到所述车辆的芯片的当前温度,所
述芯片为密封封装的芯片;其中,所述目标测温模型是通过上述任一项所述的温度测量方法得到的。
16.进一步地,在所述得到当前车辆的芯片的温度之后,包括;设定温度极限值;在所述目标测温模型输出的温度值大于所述温度极限值时,对所述芯片进行断电。
17.所述温度测量方法与上述温度测量方法相对于现有技术所具有的优势相同,在此不做赘述。
18.本发明的另一目的在于提出一种温度测量装置,以解决目前igbt芯片的温度测量准确性和及时性较低的问题。
19.为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:一种温度测量装置,应用于密封封装的芯片,包括:确定模块,用于确定所述芯片的散热路径,其中,所述散热路径中包括多个散热节点,每个所述散热节点配置热容和至少一个热阻;散热路径构建模块,用于基于所述散热路径,构建每个所述散热节点的传热学等式;其中,所述传热学等式用于表征所述芯片产生的热量传递到该散热节点的温度;测温模型构建模块,用于基于各个所述传热学等式,构建测温模型;其中,所述测温模型中各个所述传热学等式中包括待调整的热容参数和热阻参数;训练模块,用于基于工况参数样本,训练所述测温模型,直到所述测温模型的输出结果满足目标条件,得到目标测温模型;其中,在每一次训练时,根据所述测温模型输出的各个所述散热节点的温度变化和所述芯片的实际温度变化,对所述待调整的热容参数和热阻参数进行调整;其中,所述目标测温模型用于测量所述芯片的工作温度。
20.所述温度测量装置与上述温度测量方法相对于现有技术所具有的优势相同,在此不做赘述。
21.本发明的另一目的在于提出一种芯片温度检测装置,以解决目前igbt芯片的温度测量准确性和及时性较低的问题。
22.为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:一种芯片温度检测装置,应用于车辆,包括:获取模块,用于获取所述车辆的当前工况参数;输入模块,用于将所述当前工况参数输入到目标测温模型,得到当前所述车辆的芯片的温度;所述芯片为密封封装的芯片;其中,所述目标测温模型是通过上述任一项所述的温度测量方法得到的。
23.所述温度测量装置与上述温度测量方法相对于现有技术所具有的优势相同,在此不做赘述。
24.本发明的另一目的在于提出一种电子设备,以解决目前igbt芯片的温度测量准确性和及时性较低的问题。
25.为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:一种电子设备,包括:处理器、存储器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程
序,所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述的温度测量方法或芯片温度检测方法。
26.所述电子设备与上述温度测量方法相对于现有技术所具有的优势相同,在此不做赘述。
27.本发明的另一目的在于提出一种车辆,以解决目前igbt芯片的温度测量准确性和及时性较低的问题。
28.为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:一种车辆,包括:温度测量装置,所述温度测量装置用于执行上述任一所述的温度测量方法或芯片温度检测方法。
29.所述车辆与上述温度测量方法相对于现有技术所具有的优势相同,在此不做赘述。
附图说明
30.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:图1示出了本发明实施例一的一种温度测量方法的步骤流程图;图2示出了本发明实施例一的一种温度测量方法的测温模型训练步骤流程图;图3示出了本发明实施例一的一种温度测量方法的芯片散热路径确定步骤流程图;图4示出了本发明实施例一的一种温度测量方法的热容参数和热阻参数调整步骤流程图;图5示出了本发明实施例二的一种芯片温度检测方法的步骤流程图;图6示出了本发明实施例二的芯片温度检测方法的逻辑图;图7示出了实施例三的一种温度测量装置结构示意图;图8示出了实施例三的一种芯片温度检测装置的结构示意图;图9示出了igbt芯片模块内部层级结构;图10示出了散热路径示意图;图11示出了测温模型的示意图;图12示出了测温模型输出的初始芯片温度变化曲线与芯片实际运行温度变化曲线拟合示意图。
具体实施方式
31.需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的一种温度测量方法、装置、电子设备及车辆。
33.实施例一参照图1,图1示出了本发明实施例一的一种温度测量方法的步骤流程图,应用于密封封装的芯片。其中,该方法可以由电子设备执行,该电子设备可以是计算机、服务器等
智能设备,在此不做限定,如图1所示,包括:步骤s101:确定所述芯片的散热路径,其中,所述散热路径中包括多个散热节点,每个所述散热节点配置热容和至少一个热阻。
34.车辆控制器是指装载于车辆上,用于采集车辆工况信号并对车辆的运行状态、模式等实行控制作用的器件。以新能源车辆为例,车辆装载有整车控制器,可以采集点火信号、制动踏板信号、加速踏板信号、电机模块信号、电池管理系统信号等车辆工况的can信号,然后接收传感器传送的数据和驾驶员操作指令,按照控制策略进行处理后发送控制指令到电机控制单元、电池管理系统、车内服务设施等控制单元,并对车辆运行状态进行实时监控。
35.在这样的功能下,车辆控制器的热管理就变得十分重要,良好的热管理策略有益于控制器性能的提升和成本的下降。而良好的热管理策略的搭建必须以及时准确的温度值作为基础。
36.车辆控制器构造包括igbt芯片模块、电容器以及电路板。其中,igbt芯片模块作为密封封装的模块,无法使用引线型传感器直接测量,这就导致及时准确地测量igbt芯片的结温技术难度较大。
37.故而在本发明的实施例中,提供一种及时性与准确性均较高的芯片温度检测方法。
38.首先,如图9所示,图9示出了igbt芯片模块内部层级结构,由上至下包括igbt、diode、solder、copper、ceramic(或sic)、copper、solder、copper plate以及coolant,以此实现热量的层级递减。
39.基于上述层级结构,构建芯片产生的热量的散热路径图,所述散热路径由多个散热节点组成,依次包括由igbt、solder、copper、ceramic、copper、solder、copper构成的七个散热节点以及igbt芯片模块最外侧的水道。其中,每个散热节点均配置有热容和至少一个热阻。
40.所述散热路径散热路径是指芯片产生的热量传导的路径,热量在传导过程中逸出到大气中。散热节点是指在所述散热路径中存在的多个散热结构。
41.在确定芯片散热路径之后,执行步骤s102。
42.步骤s102:基于所述散热路径,构建每个所述散热节点的传热学等式;其中,所述传热学等式用于表征所述芯片产生的热量传递到该散热节点的温度。
43.基于步骤s101确定出的散热路径,利用传热学傅里叶定律构建所述igbt、solder、copper、ceramic、copper、solder以及copper每一个散热节点的传热学等式,所述传热学等式用于表征芯片产生的热量传递到该散热节点的温度。
44.基于散热路径构建的各散热节点传热学如下:基于散热路径构建的各散热节点传热学如下:
其中,q为热量,t为温度,是指第一个散热节点至第七个散热节点,是指第一个散热节点至第七个散热节点的热容,是指第一个散热节点至第七个散热节点的热阻。
45.接下来,对所有传热学等式进行求解,求解结果如下:
其中,q为热量,t为温度,是指第一个散热节点至第七个散热节点,是指igbt芯片模块最外侧的水道,是指第一个散热节点至第七个散热节点的热容,是指第一个散热节点至第七个散热节点的热阻。
46.然后执行步骤s103。
47.步骤s103:基于各个所述传热学等式,构建测温模型;其中,所述测温模型中各个所述传热学等式中包括待调整的热容参数和热阻参数。
48.基于步骤s102得到的所有散热节点的传热学等式求解结果,构建出测温模型,所述测温模型中各个所述传热学等式中包括待调整的热容参数和热阻参数。
49.这里各个所述传热学等式中包括的待调整的热容参数和热阻参数可以称为各个散热节点的初始热容参数和初始热阻参数。
50.如图11所示,图11示出了测温模型的示意图,包括输入单元、计算单元以及输出单元。
51.输入单元用于输入工况参数样本,以及各个散热节点的初始热容参数和初始热阻参数。所述工况样本参数是指训练测温模型时使用的车辆工况参数。
52.计算单元包括步骤s102得到的求解结果,用于基于输入单元输入的工况参数样本,以及初始热容参数和初始热阻参数进行计算,得到芯片温度变化曲线的输出。
53.输出单元用于输出芯片温度变化曲线。
54.这里测温模型输出的芯片温度变化曲线可以称为初始芯片温度变化曲线。
55.示例地,在测温模型的输入单元输入车辆急加速的工况参数,例如车辆档位参数、车辆行驶速度加速度参数以及持续时间参数等,以及各个散热节点的初始热容参数()和初始热阻参数()。
56.测温模型的计算单元则会基于输入的初始热容参数()和初始热阻参数(),以及车辆急加速的工况参数,计算得到在车辆急加速的工况下的初始芯片温度的变化曲线,并通过输出单元输出。
57.可以理解地,上述示例仅是为了更好地理解本发明实施例的技术方案而列举的示例,不作为对本发明实施例的唯一限制。
58.然后执行步骤s104。
59.步骤s104:基于工况参数样本,训练所述测温模型,直到所述测温模型的输出结果满足目标条件,得到目标测温模型;其中,在每一次训练时,根据所述测温模型输出的各个所述散热节点的温度变化和所述芯片的实际温度变化,对所述待调整的热容参数和热阻参数进行调整。
60.由于初始芯片温度变化曲线是基于工况参数及各个散热节点的初始热容参数和初始热阻参数,通过传热学等式的求解结果计算得来,与实际装载于车辆运行时的温度仍存在些许差异。
61.接下来则需要基于工况参数样本对测温模型进行训练,所述工况参数样本是指训练测温模型时使用的车辆工况参数,为保证测温模型的泛用性,工况参数样本可以为多个,例如急加速的工况参数、高度行驶的工况参数、拥堵路况行驶的工况参数等,在此不做限定。
62.在训练测温模型时,模拟工况参数样本运行芯片并测量得到芯片在实际运行时的温度变化,不断调整测温模型中各个散热节点的初始热容参数和初始热阻参数,使得测温模型输出的初始芯片温度变化曲线无限趋近芯片实际温度变化,当二者拟合程度达到目标条件时,判断测温模型训练完成,得到用于测量igbt芯片温度的目标测温模型。
63.本发明实施例通过确定所述芯片的散热路径,其中,所述散热路径中包括多个散热节点,每个散热节点配置热容和至少一个热阻;基于所述散热路径,构建每个所述散热节点的传热学等式;其中,所述传热学等式用于表征芯片产生的热量传递到该散热节点的温度;基于各个所述传热学等式,构建测温模型;其中,所述测温模型中各个所述传热学等式中包括待调整的热容参数和热阻参数;基于工况参数样本,训练所述测温模型,直到测温模型的输出结果满足目标条件,得到目标测温模型;其中,在每一次训练时,根据所述测温模型输出的各个散热节点的温度变化和所述芯片的实际温度变化,对待调整的热容参数和热阻参数进行调整;其中,所述目标测温模型用于测量所述芯片的工作温度。
64.由于基于芯片散热路径中每个散热节点的传热学等式构建测温模型,并基于工况
参数样本对该测温模型进行训练直到输出的结果满足目标条件,才能够得到目标测温模型,使得目标测温模型在多种车辆工况下都能够实时测算输出准确的芯片温度。
65.参照图2,图2示出了本发明实施例一的一种温度测量方法的测温模型训练步骤流程图,其中,该测温模型的训练可以由电子设备执行,该电子设备可以是计算机、服务器等智能设备,在此不做限定如图2所示,包括:步骤s201:输入所述工况参数样本至所述测温模型,并设置所述测温模型中各个所述散热节点的热容参数和热阻参数,运行所述测温模型,得到各个所述散热节点的温度变化。
66.在训练测温模型时,首先需要将工况参数样本输入至测温模型,为保证测温模型的泛用性,工况参数样本可以为多个。在每一个工况参数样本下都需要进行测温模型的训练使其输出的结果满足目标条件。
67.接下来在测温模型中设置个各散热节点的初始热容参数()和初始热阻参数()。
68.运行测温模型,得到测温模型输出的初始芯片温度变化曲线。
69.然后执行步骤s202。
70.步骤s202:测量所述芯片在给定所述工况参数样本下的实际温度变化。
71.在步骤s201中使用的工况参数样本的环境下运行芯片,并测量记录芯片实际运行的温度变化。
72.由于igbt芯片模块实际为密封封装的模块,为达到测量芯片实际运行温度的目的,在测量实验中,可以对igbt芯片加装一个传感器,该传感器虽然不能在车辆上应用,但在实验室环境中可以作为测量芯片实际运行温度的一种手段。
73.得到芯片实际运行的温度变化后,执行步骤s203。
74.步骤s203:基于所述实际温度变化,对所述测温模型中各个所述散热节点的热容参数和热阻参数进行调整,以使所述测温模型的输出结果无限趋近于所述实际温度变化,得到所述目标测温模型。
75.如图12所示,图12示出了测温模型输出的初始芯片温度变化曲线与芯片实际运行温度变化曲线拟合示意图,基于步骤s202得到的芯片实际运行的温度变化曲线,对测温模型中每个散热节点的初始热容参数和初始热阻参数进行不断的调整,直到测温模型输出的初始芯片温度变化曲线无限趋近于芯片实际运行温度变化曲线,拟合程度达到预设值则可以判断达到目标条件,训练完成,得到目标测温模型。
76.为保证目标测温模型的泛用性,每一种工况参数样本下都需要进行步骤s201至步骤s203的训练操作,直到得到能够适用于所有车辆工况的目标测温模型。
77.在一种可选的实施例中,目标测温模型用于测量密封封装的芯片温度,所述密封封装的芯片为igbt芯片。
78.在一种可选的实施例中,目标测温模型还可以用于测量车辆控制器的电容模块温度和/或电路板温度。
79.本发明实施例通过输入所述工况参数样本至所述测温模型,并设置所述测温模型中各个所述散热节点的热容参数和热阻参数,运行所述测温模型,得到各个所述散热节点
的温度变化;测量所述芯片在给定所述工况参数样本下的实际温度变化;基于所述实际温度变化,对所述测温模型中各个所述散热节点的热容参数和热阻参数进行调整,以使所述测温模型的输出结果无限趋近于所述实际温度变化,得到目标测温模型。
80.由于基于芯片实际运行温度变化,调整测温模型中各个散热节点的初始热容参数和初始热阻参数,以使测温模型的输出结果无限趋近于所述实际温度变化,这样得到的目标测温模型保证了芯片温度测量的准确性和及时性。
81.在一种可选的实施例中,在得到所述目标测温模型之后,将所述目标测温模型配置至车辆的控制器程序,以使所述车辆在行驶过程中,基于工况参数和所述目标测温模型,测量所述芯片的温度。
82.得到训练完成的目标测温模型后,在实际应用中,可以将目标测温模型配置至车辆的控制器程序中,这样在车辆的行驶过程中,基于不同的工况,控制器运行目标测温模型就可以实时监测芯片的温度。
83.本发明实施例通过在得到所述目标测温模型之后,将所述目标测温模型配置至车辆的控制器程序,以使所述车辆在行驶过程中,基于工况参数和所述目标测温模型,测量所述芯片的温度,保证了芯片温度测量的及时性和准确性。
84.参照图3,图3示出了本发明实施例一的一种温度测量方法的芯片散热路径确定步骤流程图,如图3所示,包括:步骤s301:按照热量输入到输出的顺序,确定所述芯片所包含的多个所述散热节点。
85.首先,如图9所示,图9示出了igbt芯片模块内部层级结构,由上至下包括igbt、diode、solder、copper、ceramic(或sic)、copper、solder、copper plate以及coolant,以此实现热量的层级递减。
86.按照热量输入和输出的顺序,确定出igbt芯片模块所包含散热节点依次为igbt、solder、copper、ceramic、copper、solder、copper以及igbt芯片模块最外侧的水道。
87.然后执行步骤s302。
88.步骤s302:为每个所述散热节点设置一个热容以及至少两个热阻,得到所述散热路径;其中,所述至少两个热阻并联在所述热容的一端。
89.如图10所示,图10示出了散热路径示意图,基于步骤s301确定的散热路径,绘制散热路径图,所述散热路径图包含所有散热节点以及芯片模块最外侧的水道,其中,每一个散热节点设置一个热容以及至少两个热阻,至少两个热阻并联在所述热容的一端。
90.本发明实施例通过按照热量输入到输出的顺序,确定所述芯片所包含的多个所述散热节点;为每个所述散热节点设置一个热容以及至少两个热阻,得到所述散热路径;其中,所述至少两个热阻并联在所述热容的一端。由于散热路径中每个散热节点设置一个热容以及至少两个热阻,使得通过该散热路径就可以明确构建数学等式,为测温模型提供了算法基础。
91.参照图4,图4示出了本发明实施例一的一种温度测量方法的热容参数和热阻参数调整步骤流程图,如图4所示,包括:步骤s401:基于各个所述散热节点的所述实际温度变化,利用结构函数得到每个所述散热节点的热阻参数与热容参数的关系曲线。
92.结构函数是将从热量产生点到环境的散热路径中每一个散热节点的瞬态结温测量结果转换为热阻与热容的关系曲线,从而识别各个散热节点的性能和特征。
93.在进行步骤s203,基于芯片实际运行的温度变化对测温模型中各个散热节点的热容参数和热阻参数进行调整时,可以使用结构函数法,依照散热路径的热量传导顺序,依次进行散热节点()的结温测量,并将测量结果转换为每一个散热节点的热阻与热容的关系曲线。
94.然后执行步骤s402。
95.步骤s402:基于所述关系曲线,调整所述测温模型中每个所述散热节点的热容参数和热阻参数,以使所述测温模型中每个所述散热结构的热容参数和热阻参数满足所述关系曲线。
96.基于步骤s401得到的每一个散热节点的热阻与热容的关系曲线,对测温模型中对应的散热节点的热容参数和热阻参数进行调整,使其满足所述关系曲线,得到调整后的每个散热节点的热容和热阻。
97.各个散热节点热阻r计算详细公式如下:其中,为散热节点厚度,为散热节点导热系数,a为散热节点导热面积。
98.芯片模块水道热阻计算公式如下:其中,h为水道对流换热系数,a为水道散热面积。
99.对流是指水道冷却液内部由于各部分温度不同而造成的相对流动,对流热系数用于表征水道冷却液与散热节点表面之间的换热能力。
100.将调整后的每个散热节点的热容和热阻输入至测温模型,得到目标测温模型,所述目标测温模型用于测量芯片的温度。
101.本发明实施例中通过基于各个所述散热节点的所述实际温度变化,利用结构函数得到每个所述散热节点的热阻参数与热容参数的关系曲线;基于所述关系曲线,调整所述测温模型中每个所述散热节点的热容参数和热阻参数,以使所述测温模型中每个所述散热结构的热容参数和热阻参数满足所述关系曲线。由于基于结构函数得到每个散热节点的热阻与热容的关系曲线来调整测温模型中对应的散热节点的热容和热阻,使得目标测温模型的输出结果无限趋近芯片实际运行温度,保证了准确性。
102.实施例二参照图5,图5示出了本发明实施例二的一种芯片温度检测方法的步骤流程图,应用于车辆,如图5所示,包括:步骤s501:获取所述车辆的当前工况参数。
103.步骤s502:将所述当前工况参数输入到目标测温模型,得到所述车辆的芯片的当前温度,所述芯片为密封封装的芯片。
104.将目标测温模型配置至车辆的控制器程序中,控制器便可以在车辆行驶过程中运
行目标测温模型实时监测芯片的温度。
105.目标测温模型是通过实施例一任一所述的温度测量方法得到的,在此不再赘述。
106.在运行目标测温模型时,控制器首先获取车辆当前的工况参数,例如车辆加速踏板信号、车辆制动踏板参数及车辆行驶速度参数等,并将获取到的工况参数输入至目标测温模型,以此来运行目标测温模型。
107.目标测温模型启动后,基于车辆当前的工况参数,实时测算出芯片的温度,并将测算出的温度数据传输至控制器主程序,控制器主程序接受温度数据并判断该温度是否过热,如果出现温度过热则控制器对芯片模块进行断电以保护芯片。
108.本发明实施例通过获取车辆的当前工况参数;将当前工况参数输入到目标测温模型,得到当前车辆的芯片的温度。通过控制器装载目标测温模型并在车辆当前工况参数下实时测算芯片温度,保证了芯片温度数据的及时性和准确性。
109.在一种可选的实施例中,得到当前车辆的芯片的温度之后,可以设定温度极限值;在所述目标测温模型输出的温度值大于温度极限值时,对芯片进行断电。
110.在运行过程中,芯片的温度变化周期十分短,通常在毫秒范围内。芯片过热会导致芯片受损或失效,因此对芯片及时的过热保护就变得极为重要。
111.在本发明的实施例中,控制器配置目标测温模型后可以设定温度极限值,该温度极限值用来作为判断芯片温度是否过热的标准。
112.当控制器运行目标测温模型得到芯片的温度后,将所述芯片温度与预设的温度极限值相比较,在芯片温度大于温度极限值时,控制器对芯片模块实行断电。
113.本发明实施例通过设定温度极限值;在所述目标测温模型输出的温度值大于温度极限值时,对芯片进行断电。对芯片实行及时的过热保护,提高芯片的寿命。
114.下面以一个示例对上述温度测量方法进行详细说明,参照图6,图6示出了本发明实施例二的芯片温度检测方法的逻辑图,如图6所示,包括:目标测温模型可以适用于测算多种车辆的芯片的结温,下面以igbt芯片为例进行详细说明。
115.首先,通过拆解igbt芯片模块的层级结构,确定igbt芯片的散热路径依次包括igbt、solder、copper、ceramic、copper、solder、copper以及igbt芯片模块最外侧的水道。
116.然后基于所述散热路径,按照热量输入到输出的顺序,绘制散热路径图,如图10所示,图10示出了散热路径示意图,散热路径图包括所述每一个散热节点()和水道(),为每个散热节点设置一个热容和至少两个热阻,所述至少两个热阻并联在热容的一端。
117.基于散热路径图,利用传热学定律构建每一个散热节点的传热学等式,并对所有等式进行求解,得到求解结果。
118.将得到的求解结果作为计算单元构建测温模型,计算单元连接在输入单元与输出单元之间。
119.接下来在测温模型的输入单元输入车辆工况参数样本,下面以车辆急加速为例进行详细说明,设置每一个散热节点的初始热容参数()和初始热阻参数(),在计算单元的测算下,便可以得到igbt芯片在急加速的工况下的初始温度变化曲线。
120.由于初始温度变化曲线与芯片实际运行的温度变化曲线仍存在误差,接下来需要
对测温模型进行训练,以得到能够实际应用的目标测温模型。
121.在igbt芯片加装传感器以测量芯片实际运行时的温度变化。
122.模拟车辆急加速的工况运行igbt芯片,依次测量每个散热节点的实际运行温度,利用结构函数将测得的结温转换为该散热节点的热容和热阻关系曲线,基于该关系曲线对测温模型中包含的各个散热节点的初始热容参数和初始热阻参数进行调整,使得各个散热节点的初始热容参数和初始热阻参数满足所述关系曲线,得到调整后的各个散热节点的热容和热阻。
123.将调整后的各个散热节点的热容和热阻输入进测温模型,使得测温模型输出的初始芯片温度变化曲线与实验测得的芯片实际运行温度变化曲线拟合达到预设程度,测温模型训练完成,得到目标测温模型,用于测算急加速工况下igbt芯片的实时结温。
124.为保证目标测温模型的泛用性,接下来在目标测温模型中输入其他车辆工况参数样本,进行训练,训练步骤与上述急加速工况下的训练步骤相同,在此不再赘述。
125.由此得到适用于车辆各种行驶工况下的igbt芯片测温模型。
126.之后将目标测温模型配置至车辆控制器程序中,在车辆行驶过程中,车辆控制器获取车辆当前的运行工况,运行目标测温模型,目标测温模型实时测算芯片结温并传输至控制器主程序,控制器在芯片结温超过温度极限值时对芯片进行断电,以保护芯片。
127.在目标测温模型的应用中,还可以基于车辆行驶工况进而确定控制器的工况参数,基于控制器的工况参数利用mathcad计算控制器igbt芯片在目标工况下的热耗损数据,得到热耗损数据表格。
128.将热耗损数据表格及冷却液参数输入目标测温模型,得到igbt芯片结温输出。
129.实施例三参照图7,图7示出了实施例三的一种温度测量装置的结构示意图,应用于密封封装的芯片,如图7所示,包括:确定模块701,用于确定所述芯片的散热路径,其中,所述散热路径中包括多个散热节点,每个所述散热节点配置热容和至少一个热阻;散热路径构建模块702,用于基于所述散热路径,构建每个所述散热节点的传热学等式;其中,所述传热学等式用于表征所述芯片产生的热量传递到该散热节点的温度;测温模型构建模块703,用于基于各个所述传热学等式,构建测温模型;其中,所述测温模型中各个所述传热学等式中包括待调整的热容参数和热阻参数;训练模块704,用于基于工况参数样本,训练所述测温模型,直到所述测温模型的输出结果满足目标条件,得到目标测温模型;其中,在每一次训练时,根据所述测温模型输出的各个所述散热节点的温度变化和所述芯片的实际温度变化,对待调整的热容参数和热阻参数进行调整;其中,所述目标测温模型用于测量所述芯片的工作温度。
130.在一些可行的实施例中,所述训练模块704,包括:输入模块,用于输入所述工况参数样本至所述测温模型,并设置所述测温模型中各个所述散热节点的热容参数和热阻参数,运行所述测温模型,得到各个所述散热节点的温度变化;测量模块,用于测量所述芯片在给定所述工况参数样本下的实际温度变化;调整模块,用于基于所述实际温度变化,对所述测温模型中各个所述散热节点的
热容参数和热阻参数进行调整,以使所述测温模型的输出结果无限趋近于所述实际温度变化,得到所述目标测温模型。
131.在一些可行的实施例中,所述确定模块701,包括:确定子模块,用于按照热量输入到输出的顺序,确定所述芯片所包含的多个所述散热节点;设置模块,用于为每个所述散热节点设置一个热容以及至少两个热阻,得到所述散热路径;其中,所述至少两个热阻并联在所述热容的一端。
132.在一些可行的实施例中,所述训练模块704,还包括:配置模块,用于将所述目标测温模型配置至车辆的控制器程序,以使所述车辆在行驶过程中,基于工况参数和所述目标测温模型,测量所述芯片的温度。
133.在一些可行的实施例中,所述调整模块,包括:结构函数模块,用于基于各个所述散热节点的所述实际温度变化,利用结构函数得到每个所述散热节点的热阻参数与热容参数的关系曲线;调整子模块,用于基于所述关系曲线,调整所述测温模型中每个所述散热节点的热容参数和热阻参数,以使所述测温模型中每个所述散热节点的热容参数和热阻参数满足所述关系曲线。
134.实施例四参照图8,图8示出了实施例三的一种芯片温度检测装置的结构示意图,应用于车辆,如图7所示,包括:获取模块801,用于获取所述车辆的当前工况参数;输入模块802,用于将所述当前工况参数输入到目标测温模型,得到当前所述车辆的芯片的温度;所述芯片为密封封装的芯片;其中,所述目标测温模型是上述实施例任一所述的温度测量方法得到的。
135.在一些可行的实施例中,所述输入模块802,包括:设定模块,用于设定温度极限值;断电模块,用于在所述目标测温模型输出的温度值大于所述温度极限值时,对所述芯片进行断电。
136.基于同一发明构思,本发明实施例还提供一种电子设备,包括:处理器、存储器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现上述实施例任一所述的温度测量方法或芯片温度检测方法。
137.基于同一发明构思,本发明实施例还提供一种车辆,包括:温度测量装置,所述温度测量装置用于执行上述实施例任一所述的温度测量方法或芯片温度检测方法。
138.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
139.对于方法实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本发明并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本发明,某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作和部件并不一定是本发明所必须的。
140.以上对本发明所提供的一种温度测量方法、芯片温度检测方法、装置、设备及车辆进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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