电热约束下电动汽车的最优效率控制方法、控制器及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电动汽车控制技术领域，尤其设及一种电热约束下电动汽车的最优效 率控制方法、控制器及系统。
【背景技术】
[0002] 随着电动汽车需求量的急速飘升，对电动系统的要求也越来越高，其性能的高低 直接影响着电动汽车的整车性能。在不断满足功率密度增加的要求的同时，却因减少逆变 器尺寸或增加开关频率等技术措施带来了热环境的挑战。现有的电动汽车性能、效率控制 中鲜有将电热约束纳入驱动系统控制。为确保驱动系统开关器件、电机绕组安全通常设定 安全裕量，虽然可W提高系统稳定性却降低了系统开关器件的利用效率。
[0003] 在考虑电动系统效率时主要W电池和逆变器损耗计算为主，结合电机的效率特 性，计算出纯电动汽车复合电源的系统效率并通过车辆车速、车辆加速度、蓄电池限制功率 运=个变量，比较其对系统效率的影响。
[0004]
【发明内容】
[0006] 本发明的其中一个目的在于提供一种电热约束下电动汽车的最优效率控制方法、 控制器及系统，W解决现有技术中为保证电动系统安全运行采用溫度安全裕量，而未将逆 变器与电机绕组的实时溫度作为控制变量W实现对电控系统优化控制的技术问题。
[0007] 为实现上述发明目的，第一方面，本发明实施例提供了一种电热约束下电动汽车 的最优效率控制方法，包括：
[0008] 获取电动汽车的电机的总损耗W及逆变器在非直通状态下的总损耗P。。。_ ,。,。1和在直通状态下的总损耗P ghjuhl，并根据值和直轴电流i d获 取电动系统总损耗最小时的直轴电流计算模型；
[0009] 巧慢电机的电流、电压、转速、化及逆变器中开关器件的电流、电压，W获取电动系 统在不问工况下的Pl〇ss_total、Pnc?i_tcital、Psh_total值；
[0010] 获取电动系统的热状态观测模型，并测量电机外壳与逆变器散热器的溫度，结合 电动系统损耗值W获取电动系统中逆变器开关器件和电机绕组的实时溫度；
[0011] 根据开关器件和电机绕组的实时溫度与预设溫度的差值，获取电动系统的电流限 审Ij幅值巧结合不同工况下的PlMS^。1。1、、PsMut。准W及电动系统总损耗最小时的直 轴电流计算模型获取电动系统总损耗最小时所对应的直轴电流i/;并利用数值分析法获 取电动系统总损耗最小时逆变器的直通占空比、电机电压和直流母线电压；
[0012] 将电机的电流进行坐标变换W获取该电机的直轴电流id;
[0013] 根据直轴电流id与所述直轴电流i /计算电机的直轴电压与交轴电压，并对所述 直轴电压与交轴电压进行动静坐标变换W获取电机的静态电压参考值；
[0014] 根据逆变器中开关器件的实时溫度与预设溫度的差值，获取逆变器中开关器件的 开关频率；
[0015] 根据电动系统总损耗最小时逆变器的直通占空比、静态电压参考值W及逆变器中 开关器件的开关频率获取逆变器的调制信号。
[0016] 可选地，所述电动系统总损耗最小时的直轴电流计算模型为：
[001引式中，id,。为预先设定的直轴电流初值；i /为当前工况下电动系统总损耗最小时 所对应的直轴电流i/;di d,w为在预先设定的直轴电流初值的情况下总损耗最小时所对应 的直轴电流的差值。
[0019] 可选地，所述获取电动汽车的电机的总损耗PiM, t。^ W及逆变器在非直通状态下 的总损耗和在直通状态下的总损耗P ghjuhl，并根据P心,。,。1值和 直轴电流id来完善电动系统总损耗最小时的直轴电流计算模型的步骤中包括：
[0020] 根据逆变器中开关器件与电机绕组的实时溫度计算电动系统允许损耗的最大值； 采用W下公式获取电动系统允许损耗的最大值：
阳0巧式中，C巧J电机、开关器件等效热阻网络电容值；T。1为电机、开关器件等效热时 间常数；Tlim为电机、开关器件的溫度限值；T meas代表电机、开关器件实时溫度测量值，P。为 电机绕组损耗或逆变器损耗。
[0023] 可选地，所述根据逆变器中开关器件的实时溫度与预设溫度的差值，获取逆变器 中开关器件的开关频率的步骤中采用滞环控制获取逆变器中开关器件的开关频率。
[0024] 第二方面，本发明实施例还提供了一种电动汽车电热约束下电动系统的最优效率 控制器，该最优效率控制器用于执行W下步骤：
[00巧]获取电动汽车的电机的总损耗W及逆变器在非直通状态下的总损耗P,。,。1和在直通状态下的总损耗P 并根据口。》_1。1。1、PsMutel值和直轴电流id获 取电动系统总损耗最小时的直轴电流计算模型；
[0026] 测量电机的电流、电压、转速、化及逆变器中开关器件的电流、电压，W获取电动系 统在不同工况下的PlMs_total、Pnom_total、PsMotal值；
[0027] 获取电动系统^的热状态观测模型，并测量电机外壳与逆变器散热器的溫度，结合 电动系统损耗值W获取电动系统中逆变器开关器件和电机绕组的实时溫度；
[0028] 根据开关器件和电机绕组的实时溫度与预设溫度的差值，获取电动系统的电流限 审IJ幅值巧结合不同工况下的Pw_t"tal、PsMDta准W及电动系统总损耗最小时的直 轴电流计算模型获取电动系统总损耗最小时所对应的直轴电流i/;并利用数值分析法获 取电动系统总损耗最小时逆变器的直通占空比、电机电压和直流母线电压；
[0029] 将电机的电流进行坐标变换W获取该电机的直轴电流id;
[0030] 根据直轴电流id与所述直轴电流i/计算电机的直轴电压与交轴电压，并对所述 直轴电压与交轴电压进行动静坐标变换W获取电机的静态电压参考值；
[0031] 根据逆变器中开关器件的实时溫度与预设溫度的差值，获取逆变器中开关器件的 开关频率；
[0032] 根据电动系统总损耗最小时逆变器的直通占空比、静态电压参考值W及逆变器中 开关器件的开关频率获取逆变器的调制信号。
[0033] 第=方面，本发明实施例又提供了一种电动汽车电热约束下电动系统的最优效率 控制系统，包括权利要求7所述的最优效率控制器、电机、双向准Z源逆变器和电源，其中：
[0034] 所述双向准Z源逆变器的输入端连接所述电源，输出端连接所述电机；
[0035] 所述最优效率控制器分别连接电机和双向准Z源逆变器，用于向双向准Z源逆变 器输出调制信号。
[0036] 本发明通过调节逆变器的直通占空比可W得到任意交流输出电压，减少了输入侧 电流谐波，提高功率因数与电动系统可靠性；W开关器件与电机的实时溫度作为控制反馈 量，在电热约束下实现驱动系统损耗最少，性能最优。
【附图说明】
[0037] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优