CN108705956A - 一种电动汽车的电机控制器温度控制***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动汽车的电机控制器温度控制***及方法，该***包括：控制单元、温度检测单元、风冷装置和液冷装置；风冷装置通过冷却风道对电机控制器进行风冷，液冷装置通过冷却循环管路对电机控制器进行液冷；温度检测单元与控制单元信号连接，用于检测电机控制器的IGBT温度；控制单元用于控制所述冷却风道和所述冷却循环管路的导通或断开，还用于控制风冷装置和/或液冷装置运行；在所述IGBT温度大于第一温度阈值时，控制单元控制风冷装置对电机控制器降温；在所述IGBT温度大于第二温度阈值时，控制单元还控制液冷装置对电机控制器降温，其中，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。本发明能提高电机控制器的散热效率。

Description

一种电动汽车的电机控制器温度控制***及方法
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，尤其涉及一种电动汽车的电机控制器温度控制***及方法。
背景技术
电动汽车成为当前汽车发展的主要方向，电机控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、加速等的核心控制器件，是电动车上重要的部件，其性能优劣直接决定了整车的性能。由于电机控制器设有功率器件模块即绝缘栅双极晶体管(IGBT)，在电动车的不同运行状态，电机控制器的输出不同功率，使IGBT产生的热量不同，过高的温度将会导致IGBT过温(温度≥115℃)，从而停止工作，使车辆不能运行。
当前使用风冷对电机控制器进行散热，根据整车各种工况的实车数据采集和大数据分析，车辆正常行驶时，风冷可以满足电机控制器IGBT的散热需求，但当车辆满载状态下堵转在坡道或低速爬坡时，IGBT温升较快，IGBT温度可能到达温度保护点(≥115℃)，进入电机限功率，造成车辆无法继续爬坡。且长期对电机控制器过载使用，极易导致功率器件过温损坏，影响IGBT的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种电动汽车的电机控制器温度控制***及方法，解决现有电动汽车在不同工况下电机控制器产生热量，使IGBT温度升高，易造成电机限功率的问题，能提高电机控制器的散热效率，改善电机控制器的使用寿命。
为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：
一种电动汽车的电机控制器温度控制***，包括：控制单元、温度检测单元、风冷装置和液冷装置；
所述风冷装置通过冷却风道对所述电机控制器进行风冷，所述液冷装置通过冷却循环管路对所述电机控制器进行液冷；
所述温度检测单元与所述控制单元信号连接，用于检测所述电机控制器的IGBT温度；
所述控制单元用于控制所述冷却风道和所述冷却循环管路的导通或断开，还用于控制所述风冷装置和/或所述液冷装置运行；
在所述IGBT温度大于第一温度阈值时，所述控制单元控制所述风冷装置对所述电机控制器进行风冷，以使所述IGBT温度下降；
在所述IGBT温度大于第二温度阈值时，所述控制单元还控制所述液冷装置对所述电机控制器进行液冷，以使所述IGBT温度下降，其中，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
优选的，还包括：转速获取单元和扭矩获取单元；
所述转速获取单元用于获取电机转速；
所述扭矩获取单元用于获取整车控制器发送的需求扭矩；
在所述IGBT温度大于第三温度阈值时，如果所述电机转速小于设定转速阈值，且所述需求扭矩大于设定扭矩阈值，则控制所述电机控制器的IGBT的开关频率降低至设定频率，以减小IGBT产生的热量，其中，所述第三温度阈值大于所述第二温度阈值。
优选的，所述风冷装置包括：冷却风扇和散热器；
所述散热器设置在所述电机控制器的壳体外部，所述冷却风扇运转使冷却风道内的空气对所述散热器风冷，进而使所述IGBT温度降低。
优选的，所述风冷装置还包括：空调蒸发器；
所述空调蒸发器设置于冷却风道内，所述空调蒸发器运行时吸收周边热量使冷却风道内的空气制冷，在所述冷却风扇运转时，所述空调蒸发器对所述散热器制冷。
优选的，所述液冷装置包括：循环水泵和热交换器；
所述热交换器用于使所述冷却循环管路内的冷却液与车载空调***的制冷剂进行热交换，使冷却液温度降低；
所述循环水泵设置在所述冷却循环管路上，在所述循环水泵运转时，所述冷却液对所述散热器进行制冷。
本发明还提供一种电动汽车的电机控制器温度控制方法，包括：
获取电机控制器的IGBT温度；
如果所述IGBT温度大于第一温度阈值，则控制风冷装置对所述电机控制器进行风冷，以使所述IGBT温度下降；
如果所述IGBT温度大于第二温度阈值，则还控制液冷装置对所述电机控制器进行液冷，以使所述IGBT温度下降，其中，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
优选的，还包括：
获取电机转速和整车控制器发送的需求扭矩；
在所述IGBT温度大于第三温度阈值时，如果所述需求扭矩大于第一扭矩阈值，且所述电机转速小于第一转速阈值，则设置所述电机控制器的IGBT的开关频率降低至设定频率。
优选的，所述控制风冷装置对所述电机控制器降温包括：
通过冷却风扇对设置在所述电机控制器壳体外部的散热器进行风冷，使电机控制器的IGBT温度降低。
优选的，所述控制风冷装置对所述电机控制器降温还包括：
运行空调蒸发器以吸收周边热量使空气制冷，在冷却风扇运转时，所述空调蒸发器对所述散热器制冷。
优选的，所述控制液冷装置对所述电机控制器降温包括：
冷却循环管内的冷却液通过热交换器与车载空调***的制冷剂进行热交换；在循环水泵运转时，所述冷却液通过冷却循环管对所述散热器制冷。
本发明提供一种电动汽车的电机控制器温度控制***及方法，该***根据电机控制器的IGBT温度控制风冷装置和液冷装置对电机控制器进行降温，解决现有电动汽车在不同工况下电机控制器产生热量，使IGBT温度升高，易造成电机限功率的问题，能提高电机控制器的散热效率，改善电机控制器的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1：是本发明提供的一种电动汽车的电机控制器温度控制***示意图；
图2：是本发明提供的一种电动汽车的电机控制器温度控制方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
针对当前电动汽车的电机控制器中的IGBT散热采用风冷方式，在车辆负载大时，IGBT升温快，可能会造成车辆限功率或停止。本发明提供一种电动汽车的电机控制器温度控制***及方法，该***根据电机控制器的IGBT温度控制风冷装置和液冷装置对电机控制器进行降温，解决现有电动汽车在不同工况下电机控制器产生热量，使IGBT温度升高，易造成电机限功率的问题，能提高电机控制器的散热效率，改善电机控制器的使用寿命。
如图1所示，为本发明提供的一种电动汽车的电机控制器温度控制***，该***包括：控制单元、温度检测单元、风冷装置和液冷装置。所述风冷装置通过冷却风道11对所述电机控制器进行风冷，所述液冷装置通过冷却循环管路12对所述电机控制器进行液冷。所述温度检测单元与所述控制单元信号连接，用于检测所述电机控制器的IGBT温度。所述控制单元用于控制所述冷却风道和所述冷却循环管路的导通或断开，还用于控制所述风冷装置和/或所述液冷装置运行。在所述IGBT温度大于第一温度阈值时，所述控制单元控制所述风冷装置对所述电机控制器进行风冷，以使所述IGBT温度下降。在所述IGBT温度大于第二温度阈值时，所述控制单元还控制所述液冷装置对所述电机控制器进行液冷，以使所述IGBT温度下降，其中，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
具体地，风冷装置通过冷却风道对电机控制器进行吹风，使电机控制器的IGBT散发的热量随流动的空气散热，流动的空气可以与车外的环境空气进行交换热量，也可以通过车内空调进行制冷。液冷装置需要通过冷却循环管路与电机控制器进行热交换，冷却循环管路环绕在电机控制器周边，通过循环的冷却液带走电机控制器的IGBT产生的热量。在电机控制器的IGBT温度处于第一温度阈值时，控制单元可以先控制风冷装置对IGBT进行风冷散热，但是随着车辆运行，IGBT温度可能升的更高，当达到第二温度阈值时，控制单元需要控制液冷装置对IGBT进行液冷降温。此时，风冷装置和液冷装置同时对电机控制器的IGBT时行降温，使IGBT散热效率提高，避免出现车辆因IGBT温度过高，造成停机的现象，改善电机控制器的使用寿命。
进一步，该***还包括：转速获取单元和扭矩获取单元。所述转速获取单元用于获取电机转速；所述扭矩获取单元用于获取整车控制器发送的需求扭矩。在所述IGBT温度大于第三温度阈值时，如果所述电机转速小于设定转速阈值，且所述需求扭矩大于设定扭矩阈值，则控制所述电机控制器的IGBT的开关频率降低至设定频率，以减小IGBT产生的热量，其中，所述第三温度阈值大于所述第二温度阈值。
具体地，在IGBT温度继续升高时，而风冷装置和液冷装置对电机控制器的降温都不能阻止IGBT温度继续升高，此时IGBT温度可能会突破车辆设定的限功率温度，比如当电机控制器IGBT温度达到110℃时，电机控制器开始限定整车控制器发送需求扭矩的值，当IGBT温度达到115℃时，电机控制器限定需求扭矩的值至零，其中110℃到115℃为线性降功率。当IGBT温度上升到110℃以上时，即使进行电机的降功率输出，IGBT温升依然很快，温度会继续升高且达到115℃，此时电机输出扭矩为零，车辆失去动力。在这种情况下，需要对IGBT发热的原因进行探寻，以找到解决问题的手段。经研究发现：IGBT发热因为高频的通断，产生大量的损耗，从而产生热量，如果这些热量不能及时散发出去，就会导致IGBT过温。
在实际应用中，当前IGBT开关频率为10K，能通过控制，降低IGBT开关频率，就可以减小损耗，从而减小IGBT发热量，在极限工况下，满足IGBT的散热需求。而电机的转速和需求扭矩都会影响IGBT的开关频率，比如，在初始的IGBT开关频率为10KHZ时，当电机转速≤400rpm且扭矩≥100Nm，并且持续时间为2.5s后，可将IGBT开关频率调整至3KHZ，车辆运行不会产生影响。在IGBT温度下降低于第三温度阈值时，可控制IGBT的开关频率调整回到起始值。该方式能有效避免车辆因IGBT温度过高造成限功率或停车的问题，提高车辆行驶的安全性。
所述风冷装置包括：冷却风扇和散热器；所述散热器设置在所述电机控制器的壳体外部，所述冷却风扇运转使冷却风道内的空气对所述散热器风冷，进而使所述IGBT温度降低。
进一步，所述风冷装置还包括：空调蒸发器；所述空调蒸发器设置于冷却风道内，所述空调蒸发器运行时吸收周边热量使冷却风道内的空气制冷，在所述冷却风扇运转时，所述空调蒸发器对所述散热器制冷。
具体地，车载空调***包括：压缩机、冷凝器、膨胀阀和空调蒸发器，在制剂冷在空调***运转时，空调蒸发器吸收热量对空气制冷。当空调蒸发器产生的冷气进入冷却风道内，使冷却风道内的空气温度降低，当冷却风扇运转时散热器的散热效率更快，对电机控制器进行制冷，可阻止IGBT温度进行一步升高。
所述液冷装置包括：循环水泵和热交换器；所述热交换器用于使所述冷却循环管路内的冷却液与车载空调***的制冷剂进行热交换，使冷却液温度降低。所述循环水泵设置在所述冷却循环管路上，在所述循环水泵运转时，所述冷却液对所述散热器进行制冷。
在实际应用中，在车载空调***运行时，制冷剂通过热交换器与冷却液进行热交换，使冷却液的温度降低，同时，冷却液通过冷却循环管路与散热器进行热交换，能更快降低散热器的温度，从而降低IGBT温度。而循环水泵的运转速度也可以使冷却液的流速产生变化，调整循环水泵的转速可以提高散热器的散热效率，能进一步降低电机控制器的温度。
可见，本发明提供一种电动汽车的电机控制器温度控制***，该***根据电机控制器的IGBT温度控制风冷装置和液冷装置对电机控制器进行降温，解决现有电动汽车在不同工况下电机控制器产生热量，使IGBT温度升高，易造成电机限功率的问题，能提高电机控制器的散热效率，改善电机控制器的使用寿命。
如图2所示，本发明还提供一种电动汽车的电机控制器温度控制方法，包括以下步骤：
S1：获取电机控制器的IGBT温度；
S2：如果所述IGBT温度大于第一温度阈值，则控制风冷装置对所述电机控制器进行风冷，以使所述IGBT温度下降；
S3：如果所述IGBT温度大于第二温度阈值，则还控制液冷装置对所述电机控制器进行液冷，以使所述IGBT温度下降，其中，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
该方法还包括：
S4：获取电机转速和整车控制器发送的需求扭矩；
S5：在所述IGBT温度大于第三温度阈值时，如果所述需求扭矩大于第一扭矩阈值，且所述电机转速小于第一转速阈值，则设置所述电机控制器的IGBT的开关频率降低至设定频率。
在实际应用中，调整IGBT的开关频率，可以通过电机控制器内的软件进行调整，通过设置标志位的方法。首先对整车控制器发送的需求扭矩进行判断，如果所述需求扭矩大于第一扭矩阈值，则设置扭矩标志位为1，否则设置扭矩标志位为0。其次，判断电机转速是否大于第一转速阈值，如果是，则设置转速标志位为1，否则设置转速标志位为0。然后，需求扭矩和电机转速符合要求的时间超过设定时间，则时间标志位为1。当扭矩标志位、转速标志位和时间标志位都为1时，电机控制器将IGBT的开关频率从初始值降低至设定频率，使IGBT的高频通断的频率降低，以使IGBT产生热量减少，使其在风冷和/或液冷条件下降低IGBT温度。再IGBT温度降低达到设定要求后，将IGBT的开关频率恢复到初始值。这种控制方式能使电机控制器在极限温度来到前，把IGBT温度降下来，避免车辆停止。
所述控制风冷装置对所述电机控制器降温包括：
S21：通过冷却风扇对设置在所述电机控制器壳体外部的散热器进行风冷，使电机控制器的IGBT温度降低。
所述控制风冷装置对所述电机控制器降温还包括：
S31：运行空调蒸发器以吸收周边热量使空气制冷，在冷却风扇运转时，所述空调蒸发器对所述散热器制冷。
所述控制液冷装置对所述电机控制器降温包括：
S51：冷却循环管内的冷却液通过热交换器与车载空调***的制冷剂进行热交换；在循环水泵运转时，所述冷却液通过冷却循环管对所述散热器制冷。
可见，本发明提供一种电动汽车的电机控制器温度控制方法，根据电机控制器的IGBT温度控制风冷装置和液冷装置对电机控制器进行降温，解决现有电动汽车在不同工况下电机控制器产生热量，使IGBT温度升高，易造成电机限功率的问题，能提高电机控制器的散热效率，改善电机控制器的使用寿命。
以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车的电机控制器温度控制***，其特征在于，包括：控制单元、温度检测单元、风冷装置和液冷装置；
所述风冷装置通过冷却风道对所述电机控制器进行风冷，所述液冷装置通过冷却循环管路对所述电机控制器进行液冷；
所述温度检测单元与所述控制单元信号连接，用于检测所述电机控制器的IGBT温度；
所述控制单元用于控制所述冷却风道和所述冷却循环管路的导通或断开，还用于控制所述风冷装置和/或所述液冷装置运行；
在所述IGBT温度大于第一温度阈值时，所述控制单元控制所述风冷装置对所述电机控制器进行风冷，以使所述IGBT温度下降；
在所述IGBT温度大于第二温度阈值时，所述控制单元还控制所述液冷装置对所述电机控制器进行液冷，以使所述IGBT温度下降，其中，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
2.根据权利要求1所述的电机控制器温度控制***，其特征在于，还包括：转速获取单元和扭矩获取单元；
所述转速获取单元用于获取电机转速；
所述扭矩获取单元用于获取整车控制器发送的需求扭矩；
在所述IGBT温度大于第三温度阈值时，如果所述电机转速小于设定转速阈值，且所述需求扭矩大于设定扭矩阈值，则控制所述电机控制器的IGBT的开关频率降低至设定频率，以减小IGBT产生的热量，其中，所述第三温度阈值大于所述第二温度阈值。
3.根据权利要求2所述的电机控制器温度控制***，其特征在于，所述风冷装置包括：冷却风扇和散热器；
所述散热器设置在所述电机控制器的壳体外部，所述冷却风扇运转使冷却风道内的空气对所述散热器风冷，进而使所述IGBT温度降低。
4.根据权利要求3所述的电机控制器温度控制***，其特征在于，所述风冷装置还包括：空调蒸发器；
所述空调蒸发器设置于冷却风道内，所述空调蒸发器运行时吸收周边热量使冷却风道内的空气制冷，在所述冷却风扇运转时，所述空调蒸发器对所述散热器制冷。
5.根据权利要求4所述的电机控制器温度控制***，其特征在于，所述液冷装置包括：循环水泵和热交换器；
所述热交换器用于使所述冷却循环管路内的冷却液与车载空调***的制冷剂进行热交换，使冷却液温度降低；
所述循环水泵设置在所述冷却循环管路上，在所述循环水泵运转时，所述冷却液对所述散热器进行制冷。
6.一种电动汽车的电机控制器温度控制方法，其特征在于，包括：
获取电机控制器的IGBT温度；
如果所述IGBT温度大于第一温度阈值，则控制风冷装置对所述电机控制器进行风冷，以使所述IGBT温度下降；
如果所述IGBT温度大于第二温度阈值，则还控制液冷装置对所述电机控制器进行液冷，以使所述IGBT温度下降，其中，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
7.根据权利要求6所述的电机控制器温度控制方法，其特征在于，还包括：
获取电机转速和整车控制器发送的需求扭矩；
在所述IGBT温度大于第三温度阈值时，如果所述需求扭矩大于第一扭矩阈值，且所述电机转速小于第一转速阈值，则设置所述电机控制器的IGBT的开关频率降低至设定频率。
8.根据权利要求7所述的电机控制器温度控制方法，其特征在于，所述控制风冷装置对所述电机控制器降温包括：
通过冷却风扇对设置在所述电机控制器壳体外部的散热器进行风冷，使电机控制器的IGBT温度降低。
9.根据权利要求8所述的电机控制器温度控制方法，其特征在于，所述控制风冷装置对所述电机控制器降温还包括：
运行空调蒸发器以吸收周边热量使空气制冷，在冷却风扇运转时，所述空调蒸发器对所述散热器制冷。
10.根据权利要求9所述的电机控制器温度控制方法，其特征在于，所述控制液冷装置对所述电机控制器降温包括：
冷却循环管内的冷却液通过热交换器与车载空调***的制冷剂进行热交换；在循环水泵运转时，所述冷却液通过冷却循环管对所述散热器制冷。
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