[发明专利]一种具有寿命预测功能的电动汽车电机驱动系统

权利要求书

1.一种具有寿命预测功能的电动汽车电机驱动系统，包括电机控制器(2)、位置传感器(5)、逆变器(8)和电机(9)，电机控制器(2)与整车控制器(1)通过CAN总线进行通讯，电机控制器(2)包括中央处理器(21)和调理电路(22)，其特征是电机控制器(2)还至少包括一个EEPROM(23)，调理电路(22)为9路或9路以上的模拟信号调理电路；在电动汽车电机驱动系统中，除原有的逆变器温度传感器(6)和电机温度传感器(7)外，在IGBT模块附近安装表面贴式温度传感器(61)，在直流母线支撑电容(81)表面安装表面贴式三线制温度传感器(62)，在电机定子电枢(93)附近最高温度处埋设电机定子绕组温度传感器(71)；中央处理器(21)通过SPI总线和EEPROM(23)进行通讯，获得电机驱动系统寿命预测相关参数，同时中央处理器(21)采集逆变器温度传感器(6)、表面贴式温度传感器(61)和表面贴式三线制温度传感器(62)、电机温度传感器(7)和电机定子绕组温度传感器(71)、直流电压传感器(3)、第一直流母线电流传感器(41)和第二直流母线电流传感器(42)经过调理电路(22)调理后的模拟信号，获得电机驱动系统寿命预测需要的电压、电流和温度参数，中央处理器(21)进行电机控制算法计算、状态保护和寿命预测处理，发出PWM信号控制逆变器(8)，完成电机驱动系统寿命预测功能。

2.按照权利要求1所述的具有寿命预测功能的电动汽车电机驱动系统，其特征在于该系统进入初始化状态后设置工作模式判断，电动汽车运行时系统进入正常工作模式(S24)，电动汽车停止运行时系统进入寿命预测模式(S25)：

(1)当系统处于正常工作模式时，中央处理器(21)采集直流母线电容的表面贴式三线制温度传感器(62)信号、表面贴式温度传感器(61)信号、电机定子绕组温度传感器(71)信号以及直流母线电压传感器(3)信号，处理得到直流母线电容的平均温度T_{c_average}、纹波电流I_c，IGBT平均温度T_{IGBT_average}、最高温度T_{IGBT_max}、最低温度T_{IGBT_min}，以及电机定子绕组平均温度T_{insulation_average}，将相关信息写入EEPROM(23)；

(2)当系统处于寿命预测模式时，首先，中央处理器(21)从EEPROM(23)中取出与直流母线电容C、IGBT以及电机绝缘寿命L_insulation计算相关的参数，取出相关温度数据T_C、T_IGBT和T_insulation、纹波电流I_C数据；其次，依次计算电容工作温度T_{c_average}、IGBT结温T_{IGBT_average}、IGBT结温变化T_{IGBT_max}和T_{IGBT_min}以及电机定子绕组绝缘温度T_insulation；再次，根据上一步得到的温度值T_{C_average}和ΔT_C以及存储的纹波电流I_C，计算直流母线电容寿命L_C，IGBT寿命L_IGBT，电机定子绕组绝缘寿命L_insulation以及电机轴承寿命L_beering，然后计算电动汽车电机驱动系统的 预测寿命L_system；最后通过CAN总线将预测的寿命上报整车控制器，通过整车控制器的显示器显示相关预测寿命信息。

3.按照权利要求2所述的具有寿命预测功能的电动汽车电机驱动系统，其特征在于电容工作温度T_C计算方法为：

式中：R_ESR、R_{C_th}分别是电容的等效内阻和热阻,单位分别为：Ω，℃/W，T_t为测量点温度，即电容工作环境温度，单位：℃。