CN117681672A - 一种电机控制器热管理方法、车辆及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电机控制器热管理方法、车辆及存储介质，涉及车辆技术领域。本发明所述方法包括：获取电机控制器对应的开关管的温度和冷却媒介的温度；当所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度中的至少一者大于对应的温度阈值时，对冷却媒介的流量进行调控；若调控后所述开关管的温度继续上升，则根据IGBT的三相电流热累计值对所述电机控制器进行扭矩控制。本发明可以在开关管的温度和冷却媒介的温度中的至少一者大于对应的温度阈值时，对冷却媒介的流量进行调控，如果在调控后开关管的温度继续上升，则说明单纯依靠冷却媒介无法避免热失效问题，此时再通过三相电流热累计值进行扭矩控制，对扭矩进行热降级，从而避免电机控制器热失效。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种电机控制器热管理方法、车辆及存储介质。
背景技术
电动车辆的电驱***包括电机和电机控制器等组件，主要负责将电能转化为机械能以驱动车辆运动，电驱***存在着因为过热而失效的可能性，其中最常见的由于过热而失效的部件就是电机控制器。
电机控制器在长时间运行或者高负载运行的情况下，如果散热***设计不良或者不足以有效降温，就容易发生热失效，导致电机控制器性能下降、损坏或者停止工作。
发明内容
本发明解决的问题是如何避免电机控制器热失效。
为解决上述问题，本发明提供一种电机控制器热管理方法、车辆及存储介质。
第一方面，本发明提供一种电机控制器热管理方法，包括：
获取电机控制器对应的开关管的温度和冷却媒介的温度；
当所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度中的至少一者大于对应的温度阈值时，对冷却媒介的流量进行调控；
若调控后所述开关管的温度继续上升，则根据IGBT的三相电流热累计值对所述电机控制器进行扭矩控制。
可选地，所述当所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度中的至少一者大于对应的温度阈值时，对冷却媒介的流量进行调控包括：
判断所述开关管的温度和第一温度阈值的大小；
判断所述冷却媒介的温度和第二温度阈值的大小；
若所述开关管的温度大于所述第一温度阈值，和/或，所述冷却媒介的温度大于所述第二温度阈值，则对所述冷却媒介的流量进行调控。
可选地，所述对冷却媒介的流量进行调控包括：
根据所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度确定所述冷却媒介的目标流量；
根据所述目标流量和对应的冷却媒介流量系数确定最终目标流量；
根据所述最终目标流量对所述冷却媒介的流量进行调控。
可选地，所述根据所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度确定所述冷却媒介的目标流量包括：
根据所述开关管的温度、所述冷却媒介的温度和预设关系确定所述冷却媒介的目标流量，其中，所述预设关系包括所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度与所述目标流量的对应关系。
可选地，所述对冷却媒介的流量进行调控还包括：
根据整车控制器对电驱***的需求扭矩和需求扭矩变化率确定所述冷却媒介流量系数。
可选地，在所述对冷却媒介的流量进行调控后，所述电机控制器热管理方法还包括：
判断所述开关管的温度和第三温度阈值的大小，若调控后所述开关管的温度大于所述第三温度阈值，则判断所述开关管的温度继续上升，其中，所述第三温度阈值大于所述第一温度阈值。
可选地，所述根据所述开关管的三相电流热累计值对所述电机控制器进行扭矩控制包括：
根据所述三相电流热累计值和预设热累计上限值确定热累计差值；
根据所述热累计差值和对应的差值阈值确定降级系数；
根据所述降级系数降低控制扭矩。
可选地，所述根据所述开关管的三相电流热累计值对所述电机控制器进行扭矩控制还包括：
根据三相电流有效值和电机定子绕组电阻确定所述三相电流热累计值。
第二方面，本发明提供一种车辆，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上电机控制器热管理方法。
第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上电机控制器热管理方法。
本发明可以在开关管的温度和冷却媒介的温度中的至少一者大于对应的温度阈值时，对冷却媒介的流量进行调控，例如通过增加冷却媒介的流量来降低开关管的温度，如果在调控后开关管的温度继续上升，则说明单纯依靠冷却媒介无法避免热失效问题，此时再通过三相电流热累计值进行扭矩控制，例如在三相电流热累计值超过阈值时，对扭矩进行热降级，从而避免电机控制器热失效。
附图说明
图1为本发明实施例的电机控制器热管理方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的电机控制器热管理方法的整体框图；
图3为本发明实施例的预设关系的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。
如图1所示，本发明实施例提供一种电机控制器热管理方法，包括：
获取电机控制器对应的开关管的温度和用于冷却所述开关管的冷却媒介的温度。
具体地，首先获取电机控制器对应的开关管(例如IGBT)的温度和用于冷却开关管的冷却媒介的温度，例如在IGBT模块或散热器上安装温度传感器(热敏电阻、热敏电阻器、热敏二极管等)，或者使用红外测温仪可以在不直接接触IGBT的情况下测量其表面温度，例如安装温度传感器来测量冷却媒介(如冷却液或风扇吹过的空气)的温度。
其中，电机控制器中最主要的发热源和热失效部件是IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)驱动桥。
其中，用于给IGBT降温的媒介称为冷却媒介，具体包括：
(1)散热器：散热器是最常见的IGBT降温媒介之一，通常是铝制或铜制的金属片，与IGBT连接，通过将热量传导到散热器表面，再通过空气或其他冷却介质散发热量。
(2)风扇：风扇通常与散热器结合使用，通过在散热器上方或旁边安装风扇，加强散热效果。风扇可以加速空气流动，提高散热效率。
(3)液冷***：液冷***使用液体冷却IGBT，通常是通过管道将冷却液循环到IGBT附近，吸收热量后再流回散热***或散热器。这种方式对于高功率密度的应用非常有效。
(4)热导板：热导板通常是一种金属或复合材料，用于提高热量在不同部分的传导效率，确保整个器件均匀散热。
(5)热管：热管是一种热传导设备，使用液体相变的原理，将热量从一个地方传导到另一个地方。热管可以用于提高热量在***中的传导效率。
在本实施例中，除特殊说明外，冷却媒介一般指冷却水。
当所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度中的至少一者大于对应的温度阈值时，对冷却媒介的流量进行调控。
具体地，当开关管的温度和冷却媒介的温度中的至少一者大于对应的温度阈值时，此时触发IGBT的热降级控制策略，对冷却媒介的流量进行调控，例如增加冷却水流量，降低IGBT的温度。
若调控后所述开关管的温度继续上升，则根据IGBT的三相电流热累计值对所述电机控制器进行扭矩控制。
具体地，若在增加冷却水流量后，开关管的温度继续上升，则根据IGBT的三相电流热累计值对电机控制器进行扭矩控制，例如根据三相电流热累计值确定目标扭矩的降级系数，从而避免IGBT驱动桥出现热失效。
其中，电动车辆的电驱***包括：
(1)电机(电动机)：电动车辆的电机是关键组件，负责将电池提供的直流电能转化为机械动力，推动车辆前进。电动车辆通常采用交流电机(AC电机)或直流电机(DC电机)，其中交流异步电机和永磁同步电机是常见的选择。
(2)电机控制器：电机控制器是电动车辆电驱***的智能控制核心，主要功能包括：
①电流控制：控制电机的电流，调整电机的扭矩和速度。
②速度控制：控制电机的转速，以满足车辆的行驶需求。
③相序控制：在交流电机中，控制电机的相序，确保电流和转矩的正确配合。
④能量回馈：通过回馈***获取电机和车辆状态信息，实现能量的高效利用。
⑤故障检测和保护：检测***故障并采取保护措施，以防止电机和电控***损坏。
(3)电池：电池是电动车辆的能量来源，通常采用锂离子电池。电池提供直流电能，电机控制器将其转化为适合电机工作的电流和电压。
其中，电机控制器热失效的主要原因包括：
(1)过载运行：长时间高负载运行会导致电机和电机控制器产生大量热量。如果散热***设计不良或者不足以有效降温，就容易发生热失效。
(2)环境温度：高温环境会使得电机控制器更容易过热。特别是在炎热的夏季或者高温地区，需要特别注意散热问题。
(3)散热***不足：电机控制器通常需要通过散热***将产生的热量散发出去。如果散热***设计不良或者受阻，就会导致热失效。
(4)电子元件质量：电机控制器内部的电子元件，如晶体管、电容器等，质量不良或老化可能导致在高温下性能下降或失效。
可选地，所述当所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度中的至少一者大于对应的温度阈值时，对冷却媒介的流量进行调控包括：
判断所述开关管的温度和第一温度阈值的大小。
具体地，结合图2所示，在扭矩控制模式下，监控开关管的温度是否大于阈值1(即第一温度阈值，例如80℃至90℃)。
判断所述冷却媒介的温度和第二温度阈值的大小。
具体地，结合图2所示，在扭矩控制模式下，监控冷却水的温度(即冷却媒介的温度)是否大于阈值(即第二温度阈值，例如50℃至60℃)。
若所述开关管的温度大于所述第一温度阈值，和/或，所述冷却媒介的温度大于所述第二温度阈值，则对所述冷却媒介的流量进行调控。
具体地，若开关管的温度大于第一温度阈值，和/或，冷却媒介的温度大于第二温度阈值，则触发IGBT的热降级控制策略，对冷却媒介的流量进行调控。
可选地，所述对冷却媒介的流量进行调控包括：
根据所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度确定所述冷却媒介的目标流量。
具体地，首先根据开关管的温度和冷却媒介的温度确定冷却媒介的目标流量(需求冷却水流量)，此时的目标流量并非最终控制目标，需要乘以一个系数才能确定最终目标流量。
根据所述目标流量和对应的冷却媒介流量系数确定最终目标流量。
具体地，然后根据目标流量和对应的冷却媒介流量系数确定最终目标流量。
根据所述最终目标流量对所述冷却媒介的流量进行调控。
具体地，将最终目标流量(将上述需求冷却水流量乘以系数得出的需求冷却水流量)发送至整车热管理***，对冷却媒介的流量进行调控。
可选地，所述根据所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度确定所述冷却媒介的目标流量包括：
根据所述开关管的温度、所述冷却媒介的温度和预设关系确定所述冷却媒介的目标流量，其中，所述预设关系包括所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度与所述目标流量的对应关系。
具体地，结合图2所示，依据开关管的温度和冷却水的温度(即冷却媒介的温度)通过查2维表(即预设关系)确定冷却水的目标流量，其中，2维表包含开关管的温度和冷却媒介的温度与目标流量的对应关系，例如图3所示，在开关管的温度为130℃、冷却水温度为20℃时，对应的冷却水流量为20L/min。
可选地，所述对冷却媒介的流量进行调控还包括：
根据整车控制器对电驱***的需求扭矩和需求扭矩变化率确定所述冷却媒介流量系数。
具体地，结合图2所示，依据整车控制器对电驱***的需求扭矩和需求扭矩变化率通过查2维表来确定冷却水流量系数(即冷却媒介流量系数)，范围为[1，N]，例如当需求扭矩和需求扭矩变化率过高时，查表得到的系数假设为2，那么最终发给整车热管理***的最终目标流量就是目标流量的2倍。
可选地，在所述对冷却媒介的流量进行调控后，所述电机控制器热管理方法还包括：
判断所述开关管的温度和第三温度阈值的大小，若调控后所述开关管的温度大于所述第三温度阈值，则判断所述开关管的温度继续上升，其中，所述第三温度阈值大于所述第一温度阈值。
具体地，结合图2所示，在调控后，监控开关管的温度是否大于阈值2(即第三温度阈值，例如95℃至105℃，第三温度阈值大于第一温度阈值)，如果判断结果为“否”，表示通过增加水流量可以控制IGBT的温度不再上升(返回至监控开关管的温度是否大于阈值1的步骤)；如果判断结果为“是”，表示IGBT的温度继续上升。
可选地，所述根据所述开关管的三相电流热累计值对所述电机控制器进行扭矩控制包括：
根据所述三相电流热累计值和预设热累计上限值确定热累计差值。
具体地，根据三相电流热累计值Q和预设热累计上限值Qmax确定热累计差值ΔQ＝Qmax-Q。
结合图2所示，监控热累计是否大于阈值然后触发“降级控制扭矩”，该阈值通常小于上述预设热累计上限值Qmax，若三相电流热累计值Q未大于该阈值，则返回至监控开关管的温度是否大于阈值2的步骤。
根据所述热累计差值和对应的差值阈值确定降级系数。
具体地，设定热累计差值ΔQ的阈值ΔQmax，则降级系数为(ΔQmax-ΔQ)/ΔQmax，范围为[0-1]。
根据所述降级系数降低控制扭矩。
具体地，根据上述降级系数降低电机控制器的目标扭矩，例如降级前控制扭矩为A，降级系数为0.5，则降级后的控制扭矩为0.5A，因而可以实现扭矩的热降级，从而降低三相电流，最终降低IGBT的温度。
可选地，所述根据所述开关管的三相电流热累计值对所述电机控制器进行扭矩控制还包括：
根据三相电流有效值和电机定子绕组电阻确定所述三相电流热累计值。具体地，三相电流热累计值Q满足：
Q＝I2Rt；
其中，I表示三相电流有效值，R表示电机定子绕组电阻，t表示时间。
本发明另一实施例提供一种车辆，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上电机控制器热管理方法。
本发明另一实施例提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上电机控制器热管理方法。
虽然本发明披露如上，但本发明的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电机控制器热管理方法，其特征在于，包括：
获取电机控制器对应的开关管的温度和用于冷却所述开关管的冷却媒介的温度；
当所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度中的至少一者大于对应的温度阈值时，对冷却媒介的流量进行调控；
若调控后所述开关管的温度继续上升，则根据所述开关管的三相电流热累计值对所述电机控制器进行扭矩控制。
2.根据权利要求1所述的电机控制器热管理方法，其特征在于，所述当所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度中的至少一者大于对应的温度阈值时，对冷却媒介的流量进行调控包括：
判断所述开关管的温度和第一温度阈值的大小；
判断所述冷却媒介的温度和第二温度阈值的大小；
若所述开关管的温度大于所述第一温度阈值，和/或，所述冷却媒介的温度大于所述第二温度阈值，则对所述冷却媒介的流量进行调控。
3.根据权利要求1所述的电机控制器热管理方法，其特征在于，所述对冷却媒介的流量进行调控包括：
根据所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度确定所述冷却媒介的目标流量；
根据所述目标流量和对应的冷却媒介流量系数确定最终目标流量；
根据所述最终目标流量对所述冷却媒介的流量进行调控。
4.根据权利要求3所述的电机控制器热管理方法，其特征在于，所述根据所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度确定所述冷却媒介的目标流量包括：
根据所述开关管的温度、所述冷却媒介的温度和预设关系确定所述冷却媒介的目标流量，其中，所述预设关系包括所述开关管的温度和所述冷却媒介的温度与所述目标流量的对应关系。
5.根据权利要求3所述的电机控制器热管理方法，其特征在于，所述对冷却媒介的流量进行调控还包括：
根据整车控制器对电驱***的需求扭矩和需求扭矩变化率确定所述冷却媒介流量系数。
6.根据权利要求2所述的电机控制器热管理方法，其特征在于，在所述对冷却媒介的流量进行调控后，还包括：
判断所述开关管的温度和第三温度阈值的大小，若调控后所述开关管的温度大于所述第三温度阈值，则判断所述开关管的温度继续上升，其中，所述第三温度阈值大于所述第一温度阈值。
7.根据权利要求1所述的电机控制器热管理方法，其特征在于，所述根据所述开关管的三相电流热累计值对所述电机控制器进行扭矩控制包括：
根据所述三相电流热累计值和预设热累计上限值确定热累计差值；
根据所述热累计差值和对应的差值阈值确定降级系数；
根据所述降级系数降低控制扭矩。
8.根据权利要求7所述的电机控制器热管理方法，其特征在于，所述根据所述开关管的三相电流热累计值对所述电机控制器进行扭矩控制还包括：
根据三相电流有效值和电机定子绕组电阻确定所述三相电流热累计值。
9.一种车辆，其特征在于，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如权利要求1至8任一项所述的电机控制器热管理方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如权利要求1至8任一项所述的电机控制器热管理方法。
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|---|---|
| CN (1) | CN117681672A (zh) |
-
2023
- 2023-11-16 CN CN202311534505.1A patent/CN117681672A/zh active Pending
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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