[发明专利]一种用于电动汽车电机驱动器的主动温度控制方法及装置

说明书

本发明提供了一种用于电动汽车电机驱动器的主动温度控制方法及装置，方法包括：根据电机驱动器中功率模块的实时数据和实时结温，得到功率模块实时损耗；根据功率模块实时损耗及功率模块热网络模型，得到第一结温值、第二结温值和第三结温值；根据电机驱动器的输出频率，将其工作状态分为低频段或高频段；在低频段，调制方式采用SVPWM连续调制方式，根据第一结温值和第一滞环比较器，得到第一开关频率，根据第二结温值和第二滞环比较器，得到第二开关频率；在高频段，根据第三结温值和第三滞环比较器，调制方式在SVPWM连续调制方式和DPWM不连续调制方式之间切换。本发明针对电机驱动器工作状态使用不同的控制策略，提高了电机驱动器可靠性，且性能影响小。

技术领域

本发明涉及电动汽车电机驱动器领域，具体涉及一种驱动器的主动温度控制方法及装置。

背景技术

随着世界经济快速发展，汽车数量迅速增加，电动汽车作为一种无尾气污染、低噪声绿色车辆具有良好的发展前景，已经成为了新能源汽车领域的研究热点。电动汽车作为一种交通工具，人们对其性能和可靠性有着较高要求，高性能的电机驱动器是电动汽车的核心技术，功率模块又是电机驱动器的核心组件。作为最基础的核心元件，功率器件是电力系统最易损坏的部分。因此，电力电子器件的可靠性问题正在引发越来越多的关注，而可靠性问题的根源在于热应力引起的材料形变。

当器件热负荷增大或散热能力下降时，壳温急剧上升，达到热平衡时平均结温较高，会引起过热失效。此外，由于器件各层材料特性和制造工艺不同，当功率加载到器件上，各层热膨胀程度不一致，会出现裂纹甚至断裂形成的失效，特别是器件内部结温波动较大时。因此，不加以控制的平均结温和结温波动会影响器件的功率循环能力，功率循环的疲劳累计使得器件的结温超出安全应用范围，发生损坏，减少器件使用寿命。

在电动汽车的应用中，随着行驶状态、路况等因素的变化，其转速具有随机性和不确定性，在电机的启动和制动期间，电流的大幅度变化会导致功率半导体器件出现高温摆幅，器件一直处于一个不稳定的工况下运行，结温频繁变化，波动大。而功率模块内部温度循环的频繁变化必然会加快模块老化失效过程，使得使用寿命远远不及预期。为了避免驱动器过热而影响电机安全的情况发生，电机驱动的热管理越来越引起重视。

目前电机驱动器多采用被动温度控制，以最恶劣的工况环境(电机堵转时)为参考环境，在系统控制中设定固定的电流/转矩/功率值，留有较大的安全裕量。这样虽然确保了功率模块温度保持在安全范围内，却不可避免地忽略了实时温度对系统的影响，不能充分挖掘驱动系统潜在的带载能力。而对于风扇、大散热器这样的被动温度控制方法，一方面受到成本和技术的限制；另一方面无法从源头上减小器件的热应力冲击，一旦状态确定后，基本上没有调节的余地。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于电动汽车驱动器的主动温度控制方法及装置，针对低频段和高频段分别使用不同的控制策略，大大提高了电机驱动器的可靠性，且对其性能影响很小。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

第一方面，本发明提出一种用于电动汽车电机驱动器的主动温度控制方法，包括：

根据电机驱动器中功率模块的实时数据和实时结温，计算得到功率模块实时损耗；

根据功率模块实时损耗及功率模块热网络模型，得到第一结温值、第二结温值和第三结温值；

根据电机驱动器的输出频率，将其工作状态分为低频段或高频段；

在低频段，调制方式采用SVPWM连续调制方式，根据第一结温值和第一滞环比较器，得到第一开关频率，同时根据第二结温值和第二滞环比较器，得到第二开关频率，第一开关频率和第二开关频率中较小者为电机驱动器的开关频率；

在高频段，根据第三结温值和第三滞环比较器，调制方式在SVPWM连续调制方式和DPWM不连续调制方式之间切换；