特表 2024-504524 パワーモジュールのパワー割り当て制御方法、装置及びパワーモジュール装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-01

(54)【発明の名称】パワーモジュールのパワー割り当て制御方法、装置及びパワーモジュール装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/00 20060101AFI20240125BHJP

【ＦＩ】

H02M3/00 C

H02M3/00 U

H02M3/00 W

H02M3/00 H

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022552160

(86)(22)【出願日】2022-05-16

(85)【翻訳文提出日】2022-08-29

(86)【国際出願番号】 CN2022093030

(87)【国際公開番号】W WO2023123825

(87)【国際公開日】2023-07-06

(31)【優先権主張番号】202111610539.5

(32)【優先日】2021-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】513196256

【氏名又は名称】寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２，Ｘｉｎｇａｎｇ Ｒｏａｄ，Ｚｈａｎｇｗａｎ Ｔｏｗｎ，Ｊｉａｏｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｎｉｎｇｄｅ Ｃｉｔｙ，Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ ３５２１００

(74)【代理人】

【識別番号】100167689

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 征二

(72)【発明者】

【氏名】▲張▼▲懷▼森

(72)【発明者】

【氏名】姚▲遠▼

(72)【発明者】

【氏名】李盟

(72)【発明者】

【氏名】何▲ウェイ▼▲チェン▼

(72)【発明者】

【氏名】林▲貴▼▲應▼

(72)【発明者】

【氏名】▲顔▼▲ユー▼

【テーマコード（参考）】

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H730AA18

5H730AA20

5H730AS01

5H730BB13

5H730BB22

5H730BB66

5H730BB82

5H730BB85

5H730BB86

5H730CC02

5H730CC04

5H730EE01

5H730FD01

5H730FD31

5H730FD61

5H730FF09

5H730XX02

5H730XX03

5H730XX04

5H730XX19

5H730XX22

5H730XX23

5H730XX24

5H730XX38

(57)【要約】

本願はパワーモジュールのパワー割り当て制御方法、装置及びパワーモジュール装置に関し、該方法は、２つ以上のパワーモジュールにおける目標素子の温度データを取得することと、目標素子の温度データが予め設定された温度故障条件に合致する場合、パワーモジュールがフルパワーで動作するか否かを分析することと、パワーモジュールがフルパワーで動作していない場合、温度データに基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整することと、を含む。パワーモジュールにおける目標素子の温度データに基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整することにより、実際の需要に応じてパワー割り当てを行うことを実現し、各パワーモジュールの発熱量の差が大きすぎることによる素子の劣化の不一致を回避し、それによりパワーモジュールの耐久寿命を延長する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パワーモジュールのパワー割り当て制御方法であって、
２つ以上のパワーモジュールにおける目標素子の温度データを取得することと、
前記目標素子の温度データが予め設定された温度故障条件に合致する場合、前記パワーモジュールがフルパワーで動作しているかどうかを分析することと、
前記パワーモジュールがフルパワーで動作していない場合、前記温度データに基づいて前記パワーモジュールの動作パラメータを調整することと、
を含むことを特徴とするパワーモジュールのパワー割り当て制御方法。

【請求項2】

前記温度故障条件は目標素子の温度が予め設定された温度閾値より大きいことを含む、又は前記温度故障条件は目標素子の温度変化率が予め設定された温度変化閾値より大きいことを含む、
請求項１に記載のパワーモジュールのパワー割り当て制御方法。

【請求項3】

前記目標素子は半導体素子及び／又は磁性素子を含む、
請求項１又は２に記載のパワーモジュールのパワー割り当て制御方法。

【請求項4】

前記目標素子の温度データが予め設定された温度故障条件に合致する場合、前記パワーモジュールがフルパワーで動作しているか否かを分析した後、さらに、
前記パワーモジュールがフルパワーで動作している場合、フルパワーで動作しているパワーモジュールがパワーを下げて動作するように制御することを含む
請求項１～３のいずれか一項に記載のパワーモジュールのパワー割り当て制御方法。

【請求項5】

前記パワーモジュールがフルパワーで動作していない場合、前記温度データに基づいて前記パワーモジュールの動作パラメータを調整することは、
前記パワーモジュールがフルパワーで動作しておらずかつ各前記パワーモジュールがいずれも過温度である場合、各前記パワーモジュールがパワーを下げて動作するように制御することと、
前記パワーモジュールがフルパワーで動作しておらずかつ一部の前記パワーモジュールが過温度である場合、パワーモジュールの接続関係に基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整することと、
を含む請求項１～３のいずれか一項に記載のパワーモジュールのパワー割り当て制御方法。

【請求項6】

前記パワーモジュールの動作パラメータは電流及び電圧を含み、
前記パワーモジュールの接続関係に基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整することは、
前記パワーモジュールが直列接続状態である場合、前記パワーモジュールの電流が変わらないよう維持させ、過温度のパワーモジュールの電圧を降下させ、過温度でないパワーモジュールの電圧を増大させ、前記パワーモジュールの外部への出力パワーが変わらないよう維持させることと、
前記パワーモジュールが並列接続状態である場合、前記パワーモジュールの電圧が変わらないよう維持させ、過温度のパワーモジュールの電流を降下させ、過温度でないパワーモジュールの電流を増大させ、前記パワーモジュールの外部への出力パワーが変わらないよう維持させることと、を含む
請求項５に記載のパワーモジュールのパワー割り当て制御方法。

【請求項7】

パワーモジュールのパワー割り当て制御装置であって、
２つ以上のパワーモジュールにおける目標素子の温度データを取得するデータ取得モジュールと、
前記目標素子の温度データが予め設定された温度故障条件に合致する場合、前記パワーモジュールがフルパワーで動作しているかどうかを分析するデータ分析モジュールと、
前記パワーモジュールがフルパワーで動作していない場合、前記温度データに基づいて前記パワーモジュールの動作パラメータを調整するパラメータ調整モジュールと、
を含むことを特徴とするパワーモジュールのパワー割り当て制御装置。

【請求項8】

パワーモジュール装置であって、
温度収集素子と、制御装置と２つ以上のパワーモジュールとを備え、
前記温度収集素子は、前記パワーモジュールの目標素子に設置され、
前記制御装置は、前記温度収集素子及び前記パワーモジュールに接続され、
前記温度収集素子は、前記パワーモジュールにおける目標素子の温度データを収集して前記制御装置に送信し、
前記制御装置は、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法によりパワー割り当て制御を行う、
ことを特徴とするパワーモジュール装置。

【請求項9】

前記温度収集素子はＮＴＣ抵抗である、
請求項８に記載のパワーモジュール装置。

【請求項10】

前記パワーモジュール同士は直列接続又は並列接続されている、
請求項８又は９に記載のパワーモジュール装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は２０２１年１２月２７日に提出された「パワーモジュールのパワー割り当て制御方法、装置及びパワーモジュール装置」の第２０２１１１６１０５３９．５号の中国特許出願を引用し、その全ての内容が引用により本願に組み込まれる。

【0002】

本願は、電気機器の技術分野に関し、特にパワーモジュールのパワー割り当て制御方法、装置及びパワーモジュール装置に関する。

【背景技術】

【0003】

複数のユニットがカスケード接続されたパワーモジュールにおいて、内部素子の一致性の相違により、各ユニットの発熱量が一致しないことを引き起こし、この場合各ユニットが同じ動作状況で動作する時に発熱量が異なる場合、素子の劣化程度も一致せず、１つのユニットの素子が長時間制限温度を超えて使用されると、素子に不可逆的な損害を早期にもたらし、モジュールの正常な使用に影響を与えている。どのように実際の状況に応じてパワー割り当てを行い、パワーモジュールの耐久寿命を延長するかは、早急に解決すべき問題である。

【発明の概要】

【0004】

これに鑑みて、上記問題に対して、パワーモジュールの耐久寿命を延長することができるパワーモジュールのパワー割り当て制御方法、装置及びパワーモジュール装置を提供する必要がある。

【0005】

パワーモジュールのパワー割り当て制御方法であって、
２つ以上のパワーモジュールにおける目標素子の温度データを取得することと、
目標素子の温度データが予め設定された温度故障条件に合致する場合、パワーモジュールがフルパワーで動作しているか否かを分析することと、
パワーモジュールがフルパワーで動作していない場合、温度データに基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整することと、を含む。

【0006】

本願の実施例はパワーモジュールにおける目標素子の温度データに基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整することにより、実際の需要に応じてパワーを割り当てることを実現し、各パワーモジュールの発熱量の差が大きすぎることによる素子の劣化の不一致を回避し、それによりパワーモジュールの耐久寿命を延長する。

【0007】

そのうちの１つの実施例において、温度故障条件は目標素子の温度が予め設定された温度閾値より大きいことを含み、又は温度故障条件は目標素子の温度変化率が予め設定された温度変化閾値より大きいことを含む。

【0008】

そのうちの１つの実施例において、目標素子は半導体素子及び／又は磁性素子を含む。

【0009】

そのうちの１つの実施例において、目標素子の温度データが予め設定された温度故障条件に合致する場合、パワーモジュールがフルパワーで動作するか否かを分析した後、さらに、パワーモジュールがフルパワーで動作する場合、フルパワーで動作するパワーモジュールがパワーを下げて動作するように制御することを含む。

【0010】

そのうちの１つの実施例において、パワーモジュールがフルパワーで動作していない場合、温度データに基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整することは、パワーモジュールがフルパワーで動作しておらずかつ各パワーモジュールがいずれも過温度にある場合、各パワーモジュールがパワーを下げて動作を行うように制御することと、パワーモジュールがフルパワーで動作しておらずかつ一部のパワーモジュールが過温度にある場合、パワーモジュールの接続関係に基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整することと、を含む。

【0011】

本願の実施例において、依然として温度故障が存在する場合、実際の状況に基づいてパワーモジュールのパワーを高く調整する又は低く調整する処理を行うことができ、パワーモジュールの温度故障を解決するとともに全体の外部出力パワーを保証する。

【0012】

そのうちの１つの実施例において、パワーモジュールの動作パラメータは電流及び電圧を含み、パワーモジュールの接続関係に基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整することは、パワーモジュールが直列接続状態である場合、パワーモジュールの電流が変わらないように維持させ、過温度のパワーモジュールの電圧を減少させ、過温度でないパワーモジュールの電圧を増大させ、パワーモジュールの外部出力パワーが変わらないよう維持させることと、パワーモジュールが並列接続状態である場合、パワーモジュールの電圧が変わらないよう維持させ、過温度のパワーモジュールの電流を減少させ、過温度でないパワーモジュールの電流を増大させ、パワーモジュールの外部出力パワーが変わらないよう維持させることと、を含む。

【0013】

本願の実施例において、パワーモジュールの実際の接続関係に基づいて、それに応じてパワーモジュールの電圧又は電流を調整し、それにより過温度パワーモジュールの温度故障を解消するとともに、全てのパワーモジュールの全体の外部出力パワーが変わらないよう維持させ、より合理的なパワー割り当てを実現し、素子の一致性を保証し、さらにパワーモジュールの耐久寿命を延長する。

【0014】

パワーモジュールのパワー割り当て制御装置であって、
２つ以上のパワーモジュールにおける目標素子の温度データを取得するデータ取得モジュールと、
目標素子の温度データが所定の温度故障条件に合致する場合、パワーモジュールがフルパワーで動作するか否かを分析するデータ分析モジュールと、
パワーモジュールがフルパワーで動作していない場合、温度データに基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整するパラメータ調整モジュールと、を含む。

【0015】

本願の実施例はパワーモジュールにおける目標素子の温度データに基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整することにより、実際の需要に応じてパワーを割り当てることを実現し、各パワーモジュールの発熱量の差が大きすぎることによる素子の劣化の不一致を回避し、それによりパワーモジュールの耐久寿命を延長する。

【0016】

パワーモジュール装置であって、温度収集素子、制御装置及び２つ以上のパワーモジュールを含み、温度収集素子がパワーモジュールの目標素子に設置され、制御装置が温度収集素子及びパワーモジュールに接続され、温度収集素子がパワーモジュールにおける目標素子の温度データを収集しかつ制御装置に送信するために用いられ、制御装置が上記方法に基づいてパワー割り当て制御を行うために用いられる。

【0017】

そのうちの１つの実施例において、温度収集素子はＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ、負温度係数）抵抗である。

【0018】

そのうちの１つの実施例において、パワーモジュールの間は直列接続又は並列接続される。

【0019】

上記パワーモジュールのパワー割り当て制御方法、装置及びパワーモジュール装置は、２つ以上のパワーモジュールにおける目標素子の温度データを取得し、目標素子の温度データが予め設定された温度故障条件に合致する場合、パワーモジュールがフルパワーで動作するか否かを分析する。パワーモジュールがフルパワーで動作していない場合、温度データに基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整する。パワーモジュールにおける目標素子の温度データに基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整することにより、実際の需要に応じてパワー割り当てを行うことを実現し、各パワーモジュールの発熱量の差が大きすぎることによる素子の劣化の不一致を回避し、それによりパワーモジュールの耐久寿命を延長する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

本願の実施例の技術案をより明確に説明するために、以下は本願の実施例に必要な図面を簡単に説明する。明らかに、以下の図面は、本願のいくつかの実施例のみである。当業者であれば、創造的労働をしない前提で、さらに図面に基づいて他の図面を得ることができる。

【図1】実施例におけるパワーモジュールのパワー割り当て制御方法のフローチャートである。

【図2】実施例におけるパワーモジュールのパワー割り当て制御装置の構成ブロック図である。

【図3】実施例におけるパワーモジュールの温度サンプリング概略図である。

【図4】１つの実施例におけるパワーモジュールのパワー割り当て制御のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本願の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下に図面及び実施例を参照しながら、本願をさらに詳細に説明する。理解すべきことは、ここで説明された具体的な実施例は本願を説明するためのものに過ぎず、本願を限定するものではない。

【0022】

別の定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術及び科学用語は本願の技術分野に属する当業者が一般的に理解する意味と同じである。本明細書において本願の明細書に使用される用語は具体的な実施例を説明する目的だけであり、本願を限定することを意図するものではない。

【0023】

説明すべきことは、１つの素子が他の素子に「接続」されると考えられる場合、それは他の素子に直接接続されてもよく、又は中間素子を介して他の素子に接続されてもよい。以下の実施例における「接続」とは、その接続された回路、モジュール、ユニット等の間に電気信号又はデータの転送が存在すると、「電気的接続」、「通信接続」等として理解すべきである。

【0024】

ここで、記載において他の方式を明確に限定しない限り、単数の形式の「１つ」、「１個」及び「前記／該」は複数の形式も含むことができる。さらに理解すべきことは、「備える／含む」又は「有する」等の用語は、その記述された特徴、全体、ステップ、操作、コンポーネント、部分又はそれらの組み合わせの存在を指定するが、１つ又は複数の他の特徴、全体、ステップ、操作、コンポーネント、部分又はそれらの組み合わせの存在又は追加の可能性を排除しない。同時に、本明細書で使用される用語は関連する項目の任意及び全ての組み合わせを含む。

【0025】

複数のユニットがカスケード接続されているパワーモジュールにおいて、半導体素子と磁性素子との一致性の相違により、各ユニットの発熱量が一致しないことを引き起こす。この場合、各ユニットが同じ動作状況で動作する時に発熱量が異なり、素子の劣化程度も一致しない。上記原因に基づいて、１つのユニットの素子が長時間で制限温度を超えて使用されると、素子に不可逆的な損傷を早期にもたらし、モジュールの正常な使用に影響を与える。

【0026】

これに鑑みて、本願は温度に基づくパワー割り当てポリシーを提供し、システムはパワー素子上のＮＴＣによりパワーモジュールが過熱する又は温度変化率が一定の数値を超えることを感知する場合、このＮＴＣの位置に基づいて対応するユニットの電流、電圧及びパワー等を変更し、このユニットの発熱量及び温度変化率を減少させる。このポリシーにより、２つのモジュールの負荷能力を割り当て、リアルタイム環境に基づいてパワーをより合理的に割り当てることができ、モジュールの耐久寿命を大幅に延長し、素子の不一致による危害を軽減する。

【0027】

いくつかの実施例において、パワーモジュールのパワー割り当て制御方法を提供し、ここで、パワーモジュールは、例えば充電スタンドなどの電力電気機器に適用される。図１に示すように、該方法は以下のステップを含む。
ステップＳ１００は、２つ以上のパワーモジュールにおける目標素子の温度データを取得する。

【0028】

いくつかの実施例において、パワーモジュールの数は２つ以上であってもよく、各パワーモジュールの間は直列接続又は並列接続の方式で接続されてもよい。ここで、パワーモジュールの目標素子に温度収集素子を設置し、目標素子の温度データを収集して制御装置に送信することができる。目標素子の数は１つであってもよく、複数であってもよい。目標素子のタイプは決して一意ではなく、実際の需要に応じて選択することができる。いくつかの実施例において、目標素子は半導体素子及び／又は磁性素子を含む。例えば、具体的にはパワーモジュールにおけるパワートランジスタ放熱器、インダクタンス及び変圧器などの素子を目標素子として温度監視を行うことができる。温度収集素子のタイプも決して一意ではなく、具体的にはＮＴＣ抵抗を採用することができる。制御装置のタイプも一意ではなく、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、デジタル信号処理）プロセッサ、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、マイクロ制御ユニット）、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置）等の素子を採用することができる。

【0029】

ステップＳ２００は、目標素子の温度データが予め設定された温度故障条件に合致する場合、パワーモジュールがフルパワーで動作するか否かを分析する。

【0030】

制御装置は、目標素子の温度データを受信した後、温度データを予め設定された温度故障条件と比較分析し、目標素子の温度データが予め設定された温度故障条件に合致する場合、対応するパワーモジュールに温度故障が発生すると考えられ、保存された最大パワー閾値に基づいて現在のパワーモジュールがフルパワーで動作するか否かを分析する。現在のパワーモジュールがフルパワーで動作していなければ、ステップＳ３００を行うことができる。

【0031】

温度故障条件の具体的な内容も一意ではなく、いくつかの実施例において、温度故障条件は目標素子の温度が予め設定された温度閾値より大きいことを含み、又は温度故障条件は目標素子の温度変化率が予め設定された温度変化閾値より大きいことを含む。パワーモジュールに複数の目標素子が含まれていることを例として、制御装置はパワーモジュールにおいて１つの目標素子の温度が温度閾値よりも高いことを検出する、又は１つの目標素子の温度変化率が温度変化閾値よりも高いことを検出すると、該パワーモジュールに温度故障が発生すると考えられる。

【0032】

ステップＳ３００は、パワーモジュールがフルパワーで動作していない場合、温度データに基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整する。

【0033】

制御装置はパワーモジュールがフルパワーで動作していないことを確認し、実際の需要に応じてパワーを高く調整する又は低く調整する操作を行うことができる場合、実際に収集された温度データに基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整する。ここで、動作パラメータはパワーモジュールの電圧及び／又は電流であってもよい。いくつかの実施例において、制御装置は、温度故障が存在するパワーモジュールの出力パワーを低下させるように制御し、同時に温度故障が存在しないパワーモジュールの出力パワーを向上させるように制御することができ、それによりパワーモジュールの温度故障を解決するとともに、全てのパワーモジュール全体の外部への出力パワーが変化する影響を除去する又は低減することができる。

【0034】

上記パワーモジュールのパワー割り当て制御方法は、２つ以上のパワーモジュールにおける目標素子の温度データを取得し、目標素子の温度データが予め設定された温度故障条件に合致する場合、パワーモジュールがフルパワーで動作するか否かを分析する。パワーモジュールがフルパワーで動作していない場合、温度データに基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整する。パワーモジュールにおける目標素子の温度データに基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整することにより、実際の需要に応じてパワー割り当てを行うことを実現し、各パワーモジュールの発熱量の差が大きすぎることによる素子の劣化の不一致を回避し、それによりパワーモジュールの耐久寿命を延長する。

【0035】

さらに、いくつかの実施例において、ステップＳ２００の後、該方法はさらに以下のことを含む。パワーモジュールがフルパワーで動作していると、フルパワーで動作しているパワーモジュールがパワーを下げて動作を行うように制御し、この場合にステップＳ１００に戻る。ここで、フルパワーで動作しているパワーモジュールは温度故障が発生したパワーモジュールを含んでもよく、温度故障が発生していないパワーモジュールを含んでもよい。いくつかの実施例において、パワーモジュールに温度故障が発生する場合、制御装置は、パワーモジュールがフルパワーで動作していることを検出すると、フルパワーで動作しているパワーモジュールが出力パワーを低下させるように制御し、具体的には電圧又は電流を低下させる方式でフルパワーで動作しているパワーモジュールの出力パワーを低下させ、次にパワーモジュールにおける目標素子の温度データを再び検出し、まだ温度故障が発生しているか否かを判断する。依然として温度故障が存在する場合、実際の状況に基づいてパワーモジュールのパワーを高く調整する又は低く調整する処理を行うことができ、パワーモジュールの温度故障を解決すると同時に全体の外部への出力パワーを保証する。

【0036】

いくつかの実施例において、ステップＳ３００は以下のことを含む。パワーモジュールがフルパワーで動作しておらずかつ各パワーモジュールがいずれも過温度にあると、各パワーモジュールがパワーを下げて動作を行うように制御する。パワーモジュールがフルパワーで動作しておらずかつ一部のパワーモジュールが過温度にあると、パワーモジュールの接続関係に基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整する。

【0037】

パワーモジュールがいずれもパフルパワーで動作していない場合、制御装置はまず全てのパワーモジュールが過温度であるか否かを分析し、パワーモジュールに過温度が発生すると、目標素子の温度が温度閾値より大きい又は温度変化率が温度変化閾値より大きいことが存在する。全てのパワーモジュールに過温度が発生すると、制御装置は全てのパワーモジュールがパワーを下げて動作するように制御する。一部のパワーモジュールのみに過温度が発生する場合、制御装置は各パワーモジュールの実際の接続関係に基づいて、パワーモジュールの動作パラメータを対応して調整する。

【0038】

さらに、いくつかの実施例において、パワーモジュールの動作パラメータは電流及び電圧を含む。ステップＳ３００においてパワーモジュールの接続関係に基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整することは、以下のことを含む。パワーモジュールが直列接続状態である場合、パワーモジュールの電流が変わらないよう維持させ、過温度のパワーモジュールの電圧を減少させ、過温度でないパワーモジュールの電圧を増大させ、パワーモジュールの外部出力パワーが変わらないよう維持させる。パワーモジュールが並列接続状態である場合、パワーモジュールの電圧が変わらないよう維持させ、過温度のパワーモジュールの電流を減少させ、過温度でないパワーモジュールの電流を増大させ、パワーモジュールの外部出力パワーが変わらないよう維持させる。

【0039】

本願の実施例において、パワーモジュールの実際の接続関係に基づいて、それに応じてパワーモジュールの電圧又は電流を調整し、それにより過温度のパワーモジュールの温度故障を解消すると同時に、全てのパワーモジュールの全体の外部への出力パワーが変わらないよう維持させ、より合理的なパワー割り当てを実現し、素子の一致性を保証し、さらにパワーモジュールの耐久寿命を延長する。

【0040】

理解すべきことは、上記のような各実施例に係るフローチャートにおける各ステップは矢印の指示に従って順次表示されるが、これらのステップは必然的に矢印の指示の順序に従って順次実行されるものではない。本明細書に明確な説明がない限り、これらのステップの実行は厳密な順序に限定されず、これらのステップは他の順序で実行することができる。また、上記のような各実施例に係るフローチャートのうちの少なくとも一部のステップは複数のステップ又は複数の段階を含むことができ、これらのステップ又は段階は必ずしも同じ時刻に実行して完了するものではなく、異なる時刻に実行することができ、これらのステップ又は段階の実行順序も必ずしも順に行うものではなく、他のステップ又は他のステップのうちのステップ又は段階の少なくとも一部と順番に又は交互に実行することができる。

【0041】

同様の発明構想に基づいて、本願の実施例はさらに上記に係るパワーモジュールのパワー割り当て制御方法を実現するためのパワーモジュールのパワー割り当て制御装置を提供する。該装置が提供する問題を解決する技術案は上記方法に記載の技術案と類似するため、以下に提供する１つ又は複数のパワーモジュールのパワー割り当て制御装置の実施例における具体的な限定は上記パワーモジュールのパワー割り当て制御方法に対する限定を参照することができ、ここで説明を省略する。

【0042】

いくつかの実施例において、さらにパワーモジュールのパワー割り当て制御装置を提供し、ここで、パワーモジュールは、例えば充電スタンドなどの電力電気機器に適用される。図２に示すように、該装置は、データ取得モジュール１００、データ分析モジュール２００及びパラメータ調整モジュール３００を含む。

【0043】

データ取得モジュール１００は、２つ以上のパワーモジュールにおける目標素子の温度データを取得する。

【0044】

データ分析モジュール２００は、目標素子の温度データが予め設定された温度故障条件に合致する場合、パワーモジュールがフルパワーで動作しているか否かを分析する。

【0045】

パラメータ調整モジュール３００は、パワーモジュールがフルパワーで動作していない場合、温度データに基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整する。

【0046】

いくつかの実施例において、温度故障条件は目標素子の温度が予め設定された温度閾値より大きいことを含み、又は温度故障条件は目標素子の温度変化率が予め設定された温度変化閾値より大きいことを含む。

【0047】

いくつかの実施例において、データ分析モジュール２００は、さらにパワーモジュールがフルパワーで動作している時、フルパワーで動作しているパワーモジュールがパワーを下げて動作するように制御するために用いられ、この場合にデータ取得モジュール１００が２個以上のパワーモジュールにおける目標素子の温度データを再び取得するように制御する。

【0048】

いくつかの実施例において、パラメータ調整モジュール３００は、パワーモジュールがフルパワーで動作しておらずかつ各パワーモジュールがいずれも過温度である場合、各パワーモジュールがパワーを下げて動作を行うように制御する。パワーモジュールがフルパワーで動作しておらずかつ一部のパワーモジュールが過温度である場合、パワーモジュールの接続関係に基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整する。

【0049】

いくつかの実施例において、パラメータ調整モジュール３００は、パワーモジュールが直列接続状態である場合、パワーモジュールの電流が変わらないよう維持させ、過温度のパワーモジュールの電圧を減少させ、過温度でないパワーモジュールの電圧を増加させ、パワーモジュールの外部への出力パワーが変わらないよう維持させる。パワーモジュールが並列接続状態である場合、パワーモジュールの電圧が変わらないよう維持させ、過温度のパワーモジュールの電流を減少させ、過温度でないパワーモジュールの電流を増加させ、パワーモジュールの外部への出力パワーが変わらないよう維持させる。

【0050】

上記パワーモジュールのパワー割り当て制御装置における各モジュールは、その全部または一部が、ソフトウェア、ハードウェアおよびそれらの組み合わせによって実現されてもよい。上記各モジュールはハードウェアの形式でコンピュータ装置内のプロセッサに内蔵される又は独立してもよく、ソフトウェアの形式でコンピュータ装置内のメモリに記憶されてもよく、それによりプロセッサは以上の各モジュールに対応する操作を呼び出して実行する。

【0051】

いくつかの実施例において、さらにパワーモジュール装置を提供し、温度収集素子、制御装置及び２つ以上のパワーモジュールを含み、温度収集素子はパワーモジュールの目標素子に設置され、制御装置は温度収集素子及びパワーモジュールに接続され、温度収集素子はパワーモジュールにおける目標素子の温度データを収集しかつ制御装置に送信するために用いられ、制御装置は上記方法に基づいてパワー割り当て制御を行うために用いられる。

【0052】

ここで、パワーモジュールの数は２つ以上であってもよく、各パワーモジュールの間は直列接続又は並列接続の方式で接続されてもよい。目標素子の数は１つであってもよく、複数であってもよい。目標素子のタイプは決して一意ではなく、実際の需要に応じて選択することができ、いくつかの実施例において、目標素子は半導体素子及び／又は磁性素子を含む。例えば、具体的にはパワーモジュールにおけるパワートランジスタ放熱器、インダクタンス及び変圧器などの素子を目標素子として温度監視を行うことができる。温度収集素子のタイプも決して一意ではなく、具体的にはＮＴＣ抵抗を採用することができる。制御装置のタイプも一意ではなく、ＤＳＰプロセッサ、ＭＣＵ、ＣＰＵ等の素子を採用してもよい。

【0053】

いくつかの実施例において、温度故障条件は目標素子の温度が予め設定された温度閾値より大きいことを含み、又は温度故障条件は目標素子の温度変化率が予め設定された温度変化閾値より大きいことを含む。

【0054】

いくつかの実施例において、制御装置は、さらにパワーモジュールがフルパワーで動作している時に、フルパワーで動作しているパワーモジュールがパワーを下げて動作するように制御し、この時に温度収集素子が２つ以上のパワーモジュールにおける目標素子の温度データを再び取得するように制御する。

【0055】

いくつかの実施例において、制御装置は、パワーモジュールがフルパワーで動作しておらずかつ各パワーモジュールがいずれも過温度である場合、各パワーモジュールがパワーをさげて動作を行うように制御する。パワーモジュールがフルパワーで動作ておらずかつ一部のパワーモジュールが過温度である場合、パワーモジュールの接続関係に基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整する。

【0056】

いくつかの実施例において、制御装置は、パワーモジュールが直列接続状態である場合、パワーモジュールの電流が変わらないよう維持させ、過温度のパワーモジュールの電圧を減少させ、過温度でないパワーモジュールの電圧を増大させ、パワーモジュールの外部出力パワーが変わらないよう維持させる。パワーモジュールが並列接続状態である場合、パワーモジュールの電圧が変わらないよう維持させ、過温度のパワーモジュールの電流を減少させ、過温度でないパワーモジュールの電流を増大させ、パワーモジュールの外部出力パワーが変わらないよう維持させる。

【0057】

上記パワーモジュールのパワー割り当て制御方法、装置及びパワーモジュール装置をよりよく理解するために、以下に具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。

【0058】

複数のカスケード接続されたパワーモジュールにおいて、半導体素子と磁性素子の一致性の相違により、各パワーモジュールの発熱量が一致せず、この場合に各パワーモジュールが同じ動作状況で動作する時に発熱量が異なり、素子の劣化程度も一致しない。上記理由に基づいて、パワーモジュールの素子が長時間制限温度を超えて使用されると、素子に不可逆的な損傷を早期にもたらし、モジュールの正常な使用に影響を与える。

【0059】

これに基づいて、本願はモジュール温度に基づいて２つのパワーモジュールの動作状態を調整するポリシーを提供し、例えば充電スタンドなどの電力電気機器におけるパワーモジュールにパワー割り当てを行うことに適用される。複数のＮＴＣ抵抗を、それぞれ発熱する半導体素子と磁性素子に置き、ＮＴＣ抵抗の温度及び温度変化率により２つのパワーモジュールのパワー、電流及び電圧等を決定する。

【0060】

いくつかの実施例において、パワー素子上のＮＴＣ抵抗によりパワーモジュールが過熱している又は温度変化率が一定の数値を超えていることが感知された場合、このＮＴＣ抵抗の位置に基づいて対応するパワーモジュールの電流、電圧及びパワー等を変更し、このモジュールの発熱量及び温度変化率を減少させ、このポリシーにより２つのモジュールの負荷能力を割り当て、リアルタイム環境に基づいてパワーをより合理的に割り当てることができ、モジュールの耐久寿命を大幅に延長し、素子の不一致による損害を軽減する。また、該ポリシーは２つのパワーモジュールに限定されなくてもよく、Ｎ個のパワーモジュールに拡張することができ、Ｎ個のパワーモジュールの温度及び温度変化率に基づいて各モジュールのパワー割り当ての状況を決定し、このポリシーはハイパワーモジュールのシーンで非常に実用的である。

【0061】

図３に示すように、本技術案においてＮＴＣ抵抗を半導体素子及び磁性素子等の主な発熱素子のサンプリング位置に設置し、ＤＳＰプロセッサがこれらのＮＴＣ抵抗をサンプリングすることにより、各発熱素子の温度及び温度変化率を知ることができ、このポリシー実行に必要なハードウェア保障を提供する。ここで、パワーモジュールの目標素子はパワートランジスタ放熱器、インダクタンス及び変圧器を含み、Ｋ１、Ｋ２は並列リレーであり、Ｋ３は直列リレーである。

【0062】

本技術案が提供するポリシーは図４に示すように、２つのパワーモジュールを例として、そのうちの１つのパワーモジュールが収集した温度データはデータＴＬ１、Ｔｍ１、ＴＣ１、ＴＬｒ１、Ｔｔ１、ＴＬｓ１及びＴＣ３を含み、温度データに基づいて得られた温度変化率は変化率ｔＬ１、ｔｍ１、ｔＣ１、ｔＬｒ１、ｔｔ１、ｔＬｓ１及びｔＣ３を含む。他のパワーモジュールが収集した温度データはデータＴＬ２、Ｔｍ２、ＴＣ２、ＴＬｒ２、Ｔｔ２、ＴＬｓ２及びＴＣ４を含み、温度データに基づいて得られた温度変化率は変化率ｔＬ２、ｔｍ２、ｔＣ２、ｔＬｒ２、ｔｔ２、ｔＬｓ２及びｔＣ４を含む。パワーモジュールの任意の１つの温度データが温度閾値より大きい、又は任意の１つの温度変化率が変化率閾値より大きい場合、該パワーモジュールに温度故障が存在すると考えられる。判断方式によって、温度故障は過温度及び温度変化率が速すぎるという二種類の状況に分けられ、パワーモジュールが過温度故障（即ち温度が温度閾値Ｔより大きい）又は温度変化率が速すぎる（即ち温度変化率が変化率閾値ｔより大きい）場合、まず現在のモジュールがフルパワーで動作しているか否かを判断し、フルパワーで動作している場合には２つのパワーモジュールはパワーをさげて動作し、過温度故障が発生しているか否か又は温度変化率が速すぎるか否かを判断し続ける。

【0063】

フルパワーでない動作を行う場合、モジュール１、モジュール２が同時に過温度であることを検出すると、いずれもパワーを下げて動作する。モジュール１が過温度であり、モジュール２が過温度でないことを検出すると、現在モジュールが直列接続状態であるか、並列接続状態であるかを判断する。直列接続状態である場合、２つのモジュールの電流が変化せず、過温度のモジュールの電圧を減少させ、過温度でないモジュールの電圧を増加させ、モジュール全体の外部への出力パワーを変化させずに維持させる。並列接続する場合、２つのモジュールの電圧が変化せず、過温度モジュールの電流を減少させ、過温度でないモジュールの電流を増加させる。理解できるように、モジュール２が過温度であり、モジュール１が過温度でないことを検出した場合、同様に２つのモジュールが直列接続状態であるか又は並列接続状態であるかを分析する。直列接続状態である場合、２つのモジュールの電流が変化せず、過温度モジュールの電圧を減少させ、過温度でないモジュールの電圧を増加させ、モジュール全体の外部への出力パワーを変化させずに維持させる。並列接続される場合、２つのモジュールの電圧を変化させずに、過温度のモジュールの電流を減少させ、過温度でないモジュールの電流を増加させる。パワーモジュールにおける目標素子の温度データに基づいてパワーモジュールの動作パラメータを調整することにより、実際の需要に応じてパワー割り当てを行うことを実現し、各パワーモジュールの発熱量の差が大きすぎることを回避し、最終的に各発熱素子が理想的な動作温度内に制御されることを保証し、パワーの正常な出力を保証するだけでなく、素子の耐久寿命を保証し、モジュールの耐久寿命を延長する。

【0064】

以上の前記実施例の各技術的特徴を任意に組み合わせることができ、説明を簡潔にするために、上記実施例における各技術的特徴の全ての可能な組み合わせを説明していない。しかしながら、これらの技術的特徴の組み合わせに矛盾がなければ、いずれも本明細書に記載の範囲であると考えられるべきである。

【0065】

以上の前記実施例は本願のいくつかの実施形態のみを示し、その説明は具体的で詳細であるが、これにより発明特許の範囲を限定するものと理解されるべきではない。指摘すべきことは、当業者にとって、本願の構想から逸脱しない前提で、さらに現在の変形及び改善を行うことができ、これらはいずれも本願の保護範囲に属する。したがって、本願特許の保護範囲は添付の特許請求の範囲を基準とすべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】