[发明专利]一种风冷电机控制器冷却风扇控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于门限值的风冷电机控制器冷却风扇控制系统及方法，包括依次连接的如下模块：输入信号采集及处理模块，用于采集电驱动系统中电机控制器及电机的运行参数；风扇占空比计算模块，用于根据输入信号采集及处理模块的输出信号和功率模块开关频率计算得到风扇运行占空比；风扇驱动模块，根据风扇占空比计算模块输出的风扇占空比输出驱动电流驱动风扇运行。本发明综合考虑直流母线电压、功率模块温度、电机控制器温度、电机实际执行扭矩、电机转速（或车速）、功率模块开关频率，实现在满足不同的门限值条件下执行散热风扇0~100%的控制。

技术领域

本发明涉及电动汽车电驱动系统控制技术领域，具体涉及一种风冷电机控制器冷却风扇控制系统及方法。

背景技术

电驱动系统作为电动汽车的重要组成部分，是实现机械能与电能相互转化的关键。电驱动系统主要包括电机控制器和电机本体，其中电机控制器中的功率模块价格不菲且对温度的敏感度较高。近年来，随着电动汽车的迅猛发展和消费者对于电动汽车动力性的要求，使得高功率密度电驱动系统得到了广泛地应用。功率密度的提高对于电驱动系统的散热条件提出了更高的要求，散热条件已经成为电驱动系统性能提升的一个重要瓶颈。

电机控制器中的功率模块在工作过程中由于开关损耗和导通损耗将会产生大量的热量，这些热量仅仅依靠自然冷却是无法正常散发出去，因而必须通过强制冷却的方法来避免由于热量累积而造成功率模块损坏。常用的电机控制器冷却方式有强制风冷和强制水冷。其中强制水冷需要在电机控制器中设置水道，同时整车还需要安装水循环系统，整车成本将会有较大增加，但是散热效果较强制风冷要好。例如专利CN205768624中说明的一种电机、电机控制器散热控制系统即为强制水冷控制系统的典型代表，该控制系统使用水泵、水箱及PWM无刷散热风扇的配合来对电机和电机控制器进行散热，能够保证电机和控制器的正常运转。

强制风冷的电机控制器则是通过散热基板导热和专用冷却风扇来散发热量，整车结构变动较小，散热装置成本较低，在成本要求较高的市场竞争环境下风冷电机控制器仍然具有较强的竞争力。风冷电机控制器的冷却风扇控制首先要保证良好的散热效果，风扇转速越高散热效果越好。另外，冷却风扇的工作噪声也是人们关注的重点，转速越高、风量越大造成的噪声也会越大。由于现在整车企业对于NVH（噪声、振动与声振粗糙度）的严格要求，使得电机控制器用散热风扇除了优先考虑其散热效果之外，还需重点关注其工作噪声的控制。

此外，虽然专利CN205768624中的冷却风扇与本专利所针对的冷却风扇并不是同一部件，但是其控制方法仍具有一定对比价值。对比专利中的控制方法可以发现其仅仅根据电机控制器温度和电机温度来控制风扇的占空比，这是远远不够的。因为电机控制器中大部分的热量来源于功率模块，利用功率模块温度来控制风扇最为直接，而电机控制器温度往往相对热量变化有所滞后。

发明内容

本发明目的是：提供一种风冷电机控制器冷却风扇控制系统及方法，克服现有技术的不足，综合考虑直流母线电压、功率模块温度、电机控制器温度、电机实际执行扭矩、电机转速（或车速）、功率模块开关频率，实现在满足不同的门限值条件下执行散热风扇0~100%的控制的目的。

本发明的技术方案是：一种风冷电机控制器冷却风扇控制系统，包括依次连接的如下模块：

输入信号采集及处理模块，用于采集电驱动系统中电机控制器及电机的运行参数，同时对采集到的信号进行滤波整形处理以抑制噪声干扰、提高信号质量，计算并输出功率模块温度、电机控制器温度、电机实际执行扭矩、电机转速、直流母线电压至风扇占空比计算模块；

风扇占空比计算模块，用于根据输入信号采集及处理模块的输出信号和功率模块开关频率计算得到风扇运行占空比，并输出至风扇驱动模块；

风扇驱动模块，根据风扇占空比计算模块输出的风扇占空比输出驱动电流驱动风扇运行。