电机控制器冷却液流量的确定方法与流程

1.本发明涉及新能源汽车技术领域，特别涉及一种电机控制器冷却液流量的确定方法。


背景技术：

2.电驱动系统是新能源汽车的核心部件之一，电驱动系统由电机及其控制器组成，其在一定程度上决定着电动汽车的安全性、经济性、环保性等。在电驱动系统中，散热设计对纯电动汽车的可靠运行起着至关重要的作用，如果电驱动系统存在局部过热现象，很容易导致功率器件因热疲劳损坏，从而影响整车性能。
3.新能源汽车电机控制器内部热源以功率半导体器件(igbt、续流二极管等)的损耗为主，如果冷却液不能及时带走产生的热量，便会导致控制器局部散热不佳，致使控制器温升偏高。而功率器件对温度比较敏感，器件结温的变化会影响器件开通和关断过程，影响控制器性能，并进而会影响控制器的使用寿命，降低系统的可靠性。
4.目前，新能源汽车的冷却系统多采用固定大流量来进行电驱动系统的冷却，冷却水泵一直以大功率运行，其虽然能够满足电机控制器的冷却需求，但也会增加电耗，而使得汽车续航里程减少。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明旨在提出一种电机控制器冷却液流量的确定方法，以具有较好的节电效果，而有利于提升新能源汽车的续航里程。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种电机控制器冷却液流量的确定方法，该确定方法包括：
8.建立电机控制器的功率损耗和电机控制器的工作电压及工作电流之间对应的2d表；
9.获取所述电机控制器的工作电压及工作电流，并通过在线查表的方式确定电机控制器的功率损耗；
10.根据确定的所述电机控制器的功率损耗确定所述电机控制器的冷却液流量；
11.其中，所述电机控制器的功率损耗至少包括有功率模块损耗、dc-link电容损耗和母线损耗，所述电机控制器的工作电压和工作电流分别为所述电机控制器运行周期t内的平均电压与平均电流。
12.进一步的，所述功率模块损耗包括igbt损耗和续流二极管损耗，且所述igbt损耗与所述续流二极管损耗均通过搭建的所述igbt损耗和所述续流二极管损耗与所述电机控制器的工作电压v
dc
及工作电流i
ph
所对应的simulink模型获取。
13.进一步的，所述igbt损耗包括igbt开关损耗p
igbt-switch
和igbt导通损耗p
igbt-conduct
，且在搭建的所述simulink模型中：
14.所述igbt开关损耗p
igbt-switch
满足：
[0015][0016]
所述igbt导通损耗p
igbt-conduct
满足：
[0017][0018]
其中，k
igbt-switch
和k
igbt-conduct
表示修正系数，f表示开关频率，e
igbt-on
表示在参考电压和参考电流下、igbt开通一次损失的能量，e
igbt-off
表示在参考电压和参考电流下、igbt关断一次损失的能量，v
ref
表示参考电压，i
ref
表示参考电流，d表示占空比，v
ce
表示igbt集电极和发射极间的电压，r
ce
表示igbt集电极和发射极间的阻值。
[0019]
进一步的，所述续流二极管损耗包括续流二极管开关损耗p
diobe-switch
和续流二极管导通损耗p
diobe-conduct
，且在搭建的所述simulink模型中：
[0020]
所述续流二极管开关损耗p
diobe-switch
满足：
[0021][0022]
所述续流二极管导通损耗p
diobe-conduct
满足：
[0023][0024]
其中，k
diobe-switch
和k
diobe-conduct
表示修正系数，f表示开关频率，e
diobe-on
表示在参考电压和参考电流下、续流二极管开通一次损失的能量，e
diobe-off
表示在参考电压和参考电流下、续流二极管关断一次损失的能量，v
ref
表示参考电压，i
ref
表示参考电流，d表示占空比，v
diobe
表示续流二极管两端间的电压，r
diobe
表示续流二极管的阻值。
[0025]
进一步的，在搭建的所述simulink模型中，所述k
igbt-switch
与所述k
igbt-conduct
，以及所述k
diobe-switch
与所述k
diobe-conduct
均通过建立修正系数与所述工作电压v
dc
和所述工作电流i
ph
之间对应的2d表，并通过在线查表的方式获得。
[0026]
进一步的，所述igbt开关损耗p
igbt-switch
中的以及所述续流二极管开关损耗p
diobe-switch
中的均通过建立彼此与所述工作电压v
dc
和所述工作电流i
ph
之间对应的2d表，并通过在线查表的方式获得。
[0027]
进一步的，所述igbt导通损耗p
igbt-conduct
中，所述v
ce
和所述r
ce
均通过建立彼此与igbt温度之间对应的1d表，并通过在线查表的方式获得。
[0028]
进一步的，在搭建的所述simulink模型中，若所述电机控制器处于主动短路工作状态，所述igbt开关损耗p
igbt-switch
和所述续流二极管开关损耗p
diobe-switch
为0。
[0029]
进一步的，所述dc-link电容损耗和所述母线损耗均为通过p＝r
·
i2获得，其中，p表示所述dc-link电容损耗或所述母线的损耗,r表示所述dc-link电容损耗或所述母线的电阻，i表示所述dc-link电容损耗或所述母线的工作电流。
[0030]
进一步的，所述电机控制器的冷却液流量的确定为建立电机控制器的功率损耗和所述冷却液流量之间对应的2d表，并根据确定的所述电机控制器的功率损耗通过在线查表
的方式确定电机控制器的冷却液流量。
[0031]
相对于现有技术，本发明的电机控制器冷却液流量的确定方法具有以下优势：
[0032]
本发明所述的电机控制器冷却液流量的确定方法，基于电机控制器的功率损耗确定冷却液流量，能够使冷却液流量与电机控制器的功率损耗相对应，由此不仅可满足电机控制器的冷却需求，且也能够避免冷却水泵一直以大功率运行，而可具有较好的节电效果，以有利于提升新能源汽车的续航里程。
附图说明
[0033]
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：
[0034]
图1为本发明实施例所述的simulink模型的示意图；
[0035]
图2为图1中左上部分的局部放大图；
[0036]
图3为图1中左下部分的局部放大图；
[0037]
图4为图1中右上部分的局部放大图；
[0038]
图5为图1中右下部分的局部放大图。
具体实施方式
[0039]
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。
[0040]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0041]
本实施例涉及一种电机控制器冷却液流量的确定方法，整体设计上，该确定方法包括如下的步骤：
[0042]
s1.建立电机控制器的功率损耗和电机控制器的工作电压及工作电流之间对应的2d表；
[0043]
s2.获取所述电机控制器的工作电压及工作电流，并通过在线查表的方式确定电机控制器的功率损耗；
[0044]
s3.根据确定的所述电机控制器的功率损耗确定所述电机控制器的冷却液流量。
[0045]
其中，在本实施例中，上述电机控制器的功率损耗至少包括有功率模块损耗、dc-link电容损耗和母线损耗。而且以上确定方法中，所述的电机控制器的工作电压和工作电流具体也分别为电机控制器运行周期t内的平均电压与平均电流。
[0046]
此时，对于以上平均电压和平均电流的获得，一般可为计算电机控制器运行周期t内的采样数n，并将n次采样所获得的电压与电流累加得到电压总值和电流总值。然后，将电压总值与电流总值除以采样数n即分别得到平均电压和平均电流。
[0047]
本实施例中，详细来说，上述的功率模块损耗一般包括igbt损耗和续流二极管损耗，并且在具体获取上，该igbt损耗与续流二极管损耗也均通过搭建的igbt损耗和续流二极管损耗与电机控制器的工作电压v
dc
及工作电流i
ph
所对应的simulink模型获取。
[0048]
此时，具体地，igbt损耗则包括igbt开关损耗p
igbt-switch
和igbt导通损耗p
igbt-conduct
，并且在搭建的simulink模型中：
[0049]
igbt开关损耗p
igbt-switch
满足：
[0050][0051]
igbt导通损耗p
igbt-conduct
则满足：
[0052][0053]
同时，在以上igbt开关损耗p
igbt-switch
和igbt导通损耗p
igbt-conduct
所满足的公式中，k
igbt-switch
和k
igbt-conduct
表示修正系数，f表示开关频率，e
igbt-on
表示在参考电压和参考电流下、igbt开通一次损失的能量，e
igbt-off
表示在参考电压和参考电流下、igbt关断一次损失的能量，v
ref
表示参考电压，i
ref
表示参考电流，d表示占空比，v
ce
表示igbt集电极和发射极间的电压，r
ce
表示igbt集电极和发射极间的阻值。
[0054]
与igbt损耗类似的，续流二极管损耗也包括续流二极管开关损耗p
diobe-switch
和续流二极管导通损耗p
diobe-conduct
，并且相应的，在搭建的simulink模型中：
[0055]
续流二极管开关损耗p
diobe-switch
也满足：
[0056][0057]
续流二极管导通损耗p
diobe-conduct
则满足：
[0058][0059]
同时，在以上续流二极管开关损耗p
diobe-switch
和续流二极管导通损耗p
diobe-conduct
所满足的公式中，k
diobe-switch
和k
diobe-conduct
表示修正系数，f表示开关频率，e
diobe-on
表示在参考电压和参考电流下、续流二极管开通一次损失的能量，e
diobe-off
表示在参考电压和参考电流下、续流二极管关断一次损失的能量，v
ref
表示参考电压，i
ref
表示参考电流，d表示占空比，v
diobe
表示续流二极管两端间的电压，r
diobe
表示续流二极管的阻值。
[0060]
本实施例中，基于上述的各公式，并再结合于图1及图2至图5中所示的，在搭建的simulink模型中，k
igbt-switch
与k
igbt-conduct
，以及k
diobe-switch
与k
diobe-conduct
均可通过建立修正系数与工作电压v
dc
和工作电流i
ph
之间对应的2d表，并通过在线查表的方式获得。
[0061]
同理，igbt开关损耗p
igbt-switch
中的以及续流二极管开关损耗p
diobe-switch
中的也均通过建立彼此与工作电压v
dc
和工作电流i
ph
之间对应的2d表，并通过在线查表的方式获得。
[0062]
此时，对于各修正系数与工作电压v
dc
和工作电流i
ph
之间对应的2d表，其可通过实测对标获得。而在和中，e
igbt-on
、e
igbt-off
、e
diobe
、v
ref
、i
ref
等可参考功率产品附带的产品数据手册获得，且该两部分与工作电压v
dc
和工作电流i
ph
之间对应的2d表，也通常为经由实测标定得到。
[0063]
本实施例中，鉴于igbt的v
ce
和r
ce
易受igbt温度的影响，为此，在igbt导通损耗p
igbt-conduct
中，v
ce
和r
ce
也均可通过建立彼此与igbt温度之间对应的1d表，并通过在线查表的方式获得。而v
ce
和r
ce
彼此与igbt温度之间对应的1d表也通过实测标定得到便可。
[0064]
此外，由于在电机控制器处于主动短路状时，igbt会同时开通上面或下面的3个管子，此时没有开关损耗，而只有导通损耗。所以，在本实施例搭建的simulink模型中，也特别设置若电机控制器处于主动短路工作状态，也即asc被触发时，igbt开关损耗p
igbt-switch
和续流二极管开关损耗p
diobe-switch
为0。
[0065]
通过本实施例所搭建的simulink模型，在电机控制器工作中，即可通过电机控制器的工作电压及工作电流获得igbt损耗p
loss-igbt
和续流二极管损耗p
loss-diobe
，并进而由该两者相加便能够获得整体的功率模块的损耗。
[0066]
本实施例中，对于dc-link电容损耗和母线损耗，两者具体则均为通过公式p＝r
·
i2获得，在该公式中，p表示dc-link电容损耗或母线的损耗，r表示dc-link电容损耗或母线的电阻，i表示dc-link电容损耗或母线的工作电流。其中，dc-link电容损耗和母线的电阻可通过实测或由产品说明得到，而dc-link电容损耗或母线的工作电流则能够通过采集获得。
[0067]
本实施例，经由以上所述，通过分别获取功率模块损耗，以及dc-link电容损耗和母线的损耗，便能够得到电机控制器的功率损耗。此时，根据该电机控制器的功率损耗，便可获得对应的冷却液流量。
[0068]
而且作为优选的实施形式，在冷却也流量的确定上，与以上所述获得方式类似的，本实施例也可将冷却液流量的确定设计为建立电机控制器的功率损耗和冷却液流量之间对应的2d表，并根据确定的电机控制器的功率损耗通过在线查表的方式确定电机控制器的冷却液流量。此时，电机控制器的功率损耗和冷却液流量之间对应的2d表，则仍为通过实测及标定得到便可。
[0069]
本实施例的电机控制器冷却液流量的确定方法，基于电机控制器的功率损耗确定冷却液流量，能够使冷却液流量与电机控制器的功率损耗相对应，由此不仅可满足电机控制器的冷却需求，且也能够避免冷却水泵一直以大功率运行，可具有较好的节电效果，能够利于提升新能源汽车的续航里程，而有着很好的实用性。
[0070]
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。