一种电机控制器冷却方法、装置、系统、介质及程序产品与流程

本发明涉及车辆控制，具体涉及一种电机控制器冷却方法、装置、系统、介质及程序产品。

背景技术：

1、新能源汽车的电机控制器承担着控制电机、匹配动力输入输出的功能。由于电机控制器中集成了功率模块(igbt，insulate-gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)，当车辆处于高功率运行时，电机控制器会产生一定热量。此时需要对电机控制器进行合理的冷却，以保证其高效运行。相关技术常用的冷却方法是通过电机控制器内部在功率模块附近的温度传感器采集功率模块温度，然后根据采集温度落入的温度范围控制冷却系统输出相应的冷却水流量给电机控制器降温。因为功率模块的散热需要通过基板、焊料层等传递到冷却液，该过程往往随时间变化较慢，而功率模块发热量和相电流正相关，车辆运行时电流变化很快，其芯片发热量随时间也快速变化。所以，电机控制器的发热过程及散热过程在时间尺度上不一致，这种不一致性导致功率模块温度快速变化，相关技术通过温度传感器采集温度来控制冷却系统流量导致冷却系统响应速度跟不上冷却需求，进而导致冷却效果较差。一些技术为了解决这一问题，先估算功率模块的结温，视估算的功率模块结温更贴近功率模块真实温度，然后利用估算的功率模块结温落入的温度范围控制冷却系统输出相应的冷却水流量给电机控制器降温。但是这种方法依然需要技术人员人工标定多个温度范围来保证流量控制的稳定性，导致冷却响应仍然不够快。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种电机控制器冷却方法、装置、系统、介质及程序产品，以解决电机控制器冷却效果差的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种电机控制器冷却方法，方法包括：在当前控制时间估算功率模块的功率模块结温；根据功率模块结温的高低，以脉冲控制策略调整下一控制时间的冷却水流量，脉冲控制策略包括预定义的脉冲上限流量和脉冲下限流量，用于根据功率模块结温的高低控制冷却水流量在脉冲上限流量和脉冲下限流量之间切换。

3、根据上述技术手段，本发明计算功率模块结温后，设定脉冲流量控制的上下边界，在每个脉冲信号触发时，根据功率模块结温的高低选择脉冲上限流量或脉冲下限流量对冷却水流量进行控制，基于脉冲上限流量和脉冲下限流量的频繁跳变，利用大小脉冲在一个控制周期内所占比例，其平均流量既能够维持冷却系统的稳定，还能够显著提高冷却系统响应速度，降低了电机控制器的发热过程及散热过程在时间尺度上不一致性。

4、在一种可选地实施方式中，根据功率模块结温的高低，以脉冲控制策略调整下一控制时间的冷却水流量，包括：获取温度传感器在当前控制时间的传感器采集温度；计算功率模块结温和传感器采集温度的温度偏差；根据温度偏差和预设偏差阈值的大小关系，以脉冲控制策略调整下一控制时间的冷却水流量。

5、根据上述技术手段，根据估算功率模块结温和传感器采集温度的差值来控制脉冲控制策略调整的脉冲上下限流量跳变，通过传感器采集温度的辅助降低了某些时候功率模块结温估算不准确对控制策略造成的影响。

6、在一种可选地实施方式中，在根据温度偏差和预设偏差阈值的大小关系，以脉冲控制策略调整下一控制时间的冷却水流量之前，还包括：获取冷却水温；根据传感器采集温度和冷却水温从多档候选脉冲控制策略中识别要执行的脉冲控制策略。

7、根据上述技术手段，本发明对脉冲控制策略进行了挡位划分，从而便于在温差更大的情况下选择整体流量较大的控制策略，在温差较小的情况下选择整体流量较小的控制策略，在加快响应速度的同时解决一定流量控制超调的问题。

8、在一种可选地实施方式中，候选脉冲控制策略包括第一阶段脉冲策略和第二阶段脉冲策略，第一阶段脉冲策略的脉冲下限流量小于第二阶段脉冲策略的脉冲下限流量，第一阶段脉冲策略的脉冲上限流量小于第一阶段脉冲策略的脉冲上限流量，根据传感器采集温度和冷却水温从多种候选脉冲控制策略中识别要执行的脉冲控制策略，包括：当传感器采集温度大于预设传感器温度阈值，或者，冷却水温大于预设水温阈值时，识别第二阶段脉冲策略为要执行的脉冲控制策略；当传感器采集温度小于等于预设传感器温度阈值，并且，冷却水温小于等于预设水温阈值时，识别第一阶段脉冲策略为要执行的脉冲控制策略。

9、根据上述技术手段，本发明设定了两个挡位的脉冲控制策略，从而通过传感器采集温度和冷却水温共同判断，应当采用流量更大的第二阶段脉冲策略还是流量较小的第一阶段脉冲策略，提高了脉冲控制策略识别的准确性。

10、在一种可选地实施方式中，传感器温度阈值大于电机稳态额定工况下的传感器采集温度，预设水温阈值小于电机控制器冷却系统的额定边界温度。

11、根据上述技术手段，设定的传感器温度阈值能够准确识别电机控制器的超额定工况和冷却条件恶化情况，从而为脉冲控制策略识别的准确性提供可靠依据。

12、在一种可选地实施方式中，温度偏差根据功率模块结温减去传感器采集温度得到，根据温度偏差和预设偏差阈值的大小关系，以脉冲控制策略调整下一控制时间的冷却水流量，包括：当温度偏差大于预设偏差阈值时，按照脉冲上限流量调整下一控制时间的冷却水流量；当温度偏差小于等于预设偏差阈值时，按照脉冲下限流量调整下一控制时间的冷却水流量。

13、根据上述技术手段，利用功率模块结温减去传感器采集温度计算温度偏差，从而当温度偏差较大时，表示功率模块发热较多，需要更多的流量进行散热，当当温度偏差较小时，表示功率模块发热较少，可以采用较小的流量进行散热。

14、在一种可选地实施方式中，若每个控制时间是控制时间点，计算功率模块结温和传感器采集温度的温度偏差，包括：计算当前控制时间点的功率模块结温减去传感器采集温度的差值，得到温度偏差；对应的预设偏差阈值为预设温度偏差阈值。

15、根据上述技术手段，当每个控制时间是控制时间点时，即每个控制时间点计算一个温度差值，计算的温度差值直接作为温度偏差，然后按照温度偏差进行实时控制，提高控制的及时性。

16、在一种可选地实施方式中，若每个控制时间是控制时间段，控制时间段内包括多个温度采样点，计算功率模块结温和传感器采集温度的温度偏差，包括：在当前控制时间段内，依次在各个温度采样点统计对应的功率模块结温减去传感器采集温度的温度差值；统计全部温度差值中大于预设温度阈值的目标数值占全部温度差值的比例参数，并将比例参数作为温度偏差；对应的预设偏差阈值为比例阈值。

17、根据上述技术手段，当每个控制时间是控制时间段时，即每个控制时间段计算多个温度差值，然后统计较大温度差值占全部温度差值的比例，将统计的比例作为温度偏差进行流量控制，考虑了功率模块结温的计算周期和传感器温度的采样周期的差异，令控制效果更照顾冷却水流量的整体平稳变化趋势。

18、在一种可选地实施方式中，在当前控制时间估算功率模块的功率模块结温，包括：获取当前控制时间的功率模块运行参数和热管理参数；对功率模块运行参数和热管理参数进行数据预处理；利用预处理后的功率模块运行参数和热管理参数估算功率模块结温。

19、第二方面，本发明提供了一种电机控制器冷却装置，装置包括：功率模块结温估算模块，用于在当前控制时间估算功率模块的功率模块结温；采集温度模块，用于获取温度传感器在当前控制时间的传感器采集温度；温度偏差模块，用于计算功率模块结温和传感器采集温度的温度偏差；流量控制模块，用于根据温度偏差和预设偏差阈值的大小关系，以脉冲控制策略调整下一控制时间的冷却水流量，脉冲控制策略包括预定义的脉冲上限流量和脉冲下限流量，用于根据温度偏差和预设偏差阈值的大小关系控制冷却水流量在脉冲上限流量和脉冲下限流量之间切换。

20、第三方面，本发明提供了一种电机控制器冷却系统，系统包括：电机控制器、蓄水壶、低温散热器、电子水泵、水温传感器、流量计和热管理控制器；电机控制器依次与蓄水壶、低温散热器、电子水泵冷却回路连接，水温传感器和流量计布置在冷却回路内，电机控制器与热管理控制器通信连接，热管理控制器还与电子水泵、水温传感器和流量计通信连接；电机控制器用于执行权利要求1提供的电机控制器冷却方法；蓄水壶用于存储冷却水；低温散热器用于对冷却水冷却；电子水泵用于提供冷却水在管道中的流动动力；水温传感器用于采集冷却水的温度；流量计用于统计冷却水流量；热管理控制器用于采集水温传感器和流量计的信号，并将采集信号发送给电机控制器，以提供电机控制器执行权利要求1提供的电机控制器冷却方法的数据，然后接收电机控制器发出的脉冲控制信号，以驱动电子水泵进行冷却水流量调节。

21、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的方法。

22、第五方面，本发明提供了一种计算机程序产品，包括计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的方法。

23、本发明提供的技术方案，具有如下优点：

24、(1)根据上述技术手段，本发明计算功率模块结温后，设定脉冲流量控制的上下边界，在每个脉冲信号触发时，根据功率模块结温的大小选择脉冲上限流量或脉冲下限流量对冷却水流量进行控制，基于脉冲上限流量和脉冲下限流量的频繁跳变，利用大小脉冲在一个控制周期内所占比例，其平均流量既能够维持冷却系统的稳定，还能够显著提高冷却系统响应速度，降低了电机控制器的发热过程及散热过程在时间尺度上不一致性。

25、(2)根据上述技术手段，根据估算功率模块结温和传感器采集温度的差值来控制脉冲控制策略调整的脉冲上下限流量跳变，通过传感器采集温度的辅助降低了某些时候功率模块结温估算不准确对控制策略造成的影响。

26、(3)根据上述技术手段，本发明对脉冲控制策略进行了挡位划分，从而便于在温差更大的情况下选择整体流量较大的控制策略，在温差较小的情况下选择整体流量较小的控制策略，在加快响应速度的同时解决一定流量控制超调的问题。

27、(4)根据上述技术手段，本发明设定了两个挡位的脉冲控制策略，从而通过传感器采集温度和冷却水温共同判断，应当采用流量更大的第二阶段脉冲策略还是流量较小的第一阶段脉冲策略，提高了脉冲控制策略识别的准确性。

28、(5)根据上述技术手段，设定的传感器温度阈值和预设水温阈值能够分别准确识别电机控制器的超额定工况和冷却条件恶化情况，从而为脉冲控制策略识别的准确性提供可靠依据。

29、(6)根据上述技术手段，利用功率模块结温减去传感器采集温度计算温度偏差，从而当温度偏差较大时，表示功率模块发热较多，需要更多的流量进行散热，当当温度偏差较小时，表示功率模块发热较少，可以采用较小的流量进行散热。

30、(7)根据上述技术手段，当每个控制时间是控制时间点时，即每个控制时间点计算一个温度差值，计算的温度差值直接作为温度偏差，然后按照温度偏差进行实时控制，提高控制的及时性。

31、(8)根据上述技术手段，当每个控制时间是控制时间段时，即每个控制时间段计算多个温度差值，然后统计较大温度差值占全部温度差值的比例，将统计的比例作为温度偏差进行流量控制，考虑了功率模块结温的计算周期和传感器温度的采样周期的差异，令控制效果更照顾冷却水流量的整体平稳变化趋势。