電動車電機控制器水冷散熱裝置的制作方法

本實用新型涉及電動汽車領域，特別是一種電動車電機控制器水冷散熱裝置。

背景技術：

隨著新能源汽車的廣泛應用，電機控制系統的性能好壞直接影響著其在汽車領域的發展，電機控制器作為其關鍵零部件，得到國內外深入的研究。由于逆變器的輸出功率受到功率半導體器件IGBT的電壓、電流能力和散熱能力的限制。目前，針對電機控制器在復雜工況下的散熱問題仍然面臨著巨大的考驗。

2、目前電動汽車中水冷散熱系統包括水箱、電機、電機控制器、泵、管通道等。由于電機控制器功率變化快，IGBT的電流、電壓變化頻繁，同時電機控制器工作溫度范圍廣，溫度變化大。由于傳統的整車散熱系統的散熱效果并不具有時效性，瞬時大電流導致的高溫將對IGBT造成沖擊。

3、根據整車控制策略，當IGBT溫度到達保護溫度值時，整車控制器將降功率控制，發送降轉矩指令給電機控制器來降低轉矩，達到降溫的作用。當電機控制器長時間工作在高溫，卻又未到達降功率保護溫度值這一特殊工況(盤旋路爬坡)時，IGBT工作性能下降且壽命縮短。

現有技術1，中國發明專利(電動車電機控制器散熱控制系統及方法，申請號：CN201610060055.0)提供了一種電動車電機控制器散熱控制系統及方法，所述電動車包括整車控制器、用于控制水冷散熱系統的散熱控制器，且電機控制器的散熱部接入所述水冷散熱系統，所述散熱控制系統包括指令接收單元、流速獲取單元，其中：所述指令接收單元，用于接收來自整車控制器的扭矩輸出指令；所述流速獲取單元，用于根據散熱部的冷卻液當前溫度以及轉矩輸出指令獲得需求流速并將所述需求流速發送到散熱控制器以調整水冷散熱系統的冷卻液流速。本發明通過調節水冷散熱系統流速，使得電機控制器在瞬時過載時保持安全工作溫度，從而提高整個電動車的可靠性。

上述專利是通過整車控制器轉矩輸出指令，判斷控制水流速，無法適應整車在任何復雜工況下的水冷散熱系統控制；而且散熱控制器在整車控制系統中相對獨立，在電控系統中存在安全隱患。

現有技術2，中國實用新型專利(純電動汽車永磁同步電動機驅動系統水冷散熱裝置，申請號：CN201520462794.3)由冷卻回路、檢測電路和控制電路構成；所述的冷卻回路由變頻器模塊的散熱板、永磁同步電動機的機殼、風扇模塊的散熱管、膨脹水箱和水泵依次連接構成；所述檢測電路包括水溫傳感器一與水溫傳感器二，由控制線連接溫度控制器；溫度控制器包括水泵三相異步電機控制模塊和風扇直流電機控制模塊，經控制線分別與水泵電機和風扇模塊的電機相連；本實用新型應用于純電動汽車永磁同步電動機驅動系統上，溫度控制器經控制線接收水溫傳感器傳遞的信息，同時對水泵的電機和風扇模塊的電機的轉速進行控制，自我調節能力強，散熱效率高，能源損耗低，能始終保證純電動汽車電動機驅動系統的正常運行。

上述專利散熱裝置控制水流速和風扇的控制邏輯相對簡單，不易于基于整車的應用。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本實用新型目的在于提供一種在高溫段狀態下有效地保證電機控制器工作性能，提高使用壽命且適用于整車中所有復雜工況的電動車電機控制器水冷散熱裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種電動車電機控制器水冷散熱裝置，包括：水泵及水箱，所述水泵及所述水箱通過水通道與電機控制器及電機形成冷卻回路；溫度傳感器，所述溫度傳感器設置在所述水通道內，所述溫度傳感器設置在所述電機控制器的進水口處；散熱控制器，所述散熱控制器分別與所述溫度傳感器及所述水泵連接；整車控制器，所述整車控制器通過通信線與所述電機控制器及所述散熱控制器連接。

優選地，所述散熱控制器包括相互連接的數據采集器、獲得指令器、查表器、計算器和給定水流速指令器；其中所述數據采集器用于獲得所述電機控制器入口的水溫，同時采集母線的電壓和電流；所述獲得指令器用于獲得所述電機控制器發出的轉速和轉矩信息指令，同時接收所述整車控制器發出的工作使能指令和水流速調節指令；所述查表器通過所述通信線接收來自所述電機控制器的信息幀，解析出所述電機的轉速和轉矩，獲得所述電機控制器當前的效率；所述計算器根據所述查表器獲得的所述電機控制器效率值和所述數據采集器獲得的入水口水溫和母線電壓、電流值，計算一個周期的出水口水溫；所述定水流速指令器通過所述計算器計算的出水口水溫，給定水流速。

優選地，所述通信線為控制器局域網絡通信線。

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：

1)通過查得電機控制器在不同轉速轉矩下的效率，在復雜工況下能更加準確的控制水冷散熱系統，對水溫和水流速有更準確的預判；

2)降低IGBT瞬時高溫的沖擊，提高電機控制器安全工作性能，提高IGBT使用壽命。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征目的和優點將會變得更明顯。

圖1為本實用新型電動車電機控制器水冷散熱裝置整車應用示意圖；

圖2為本實用新型電動車電機控制器水冷散熱裝置整車散熱控制系統通信圖；

圖3為本實用新型電動車電機控制器水冷散熱裝置散熱控制器原理圖。

圖中：

1-電機控制器 2-電機 3-散熱控制器

4-水泵 5-水箱 6-溫度傳感器

7-水通道 8-整車控制器 9-控制器局域網絡通信線

10-數據采集器 11-獲得指令器 12-查表器

13-計算器 14-給定水流速指令器

具體實施方式

下面結合具體實施例對本實用新型進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本實用新型，但不以任何形式限制本實用新型。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變化和改。

如圖1所示，本實用新型電動車電機控制器水冷散熱裝置包括冷卻回路和控制電路模塊，冷卻回路通過水循環將電機控制器1和電機2產生的熱量帶走，其中水通過水通道7依次經過水泵4、電機控制器1、電機2，最后回到水箱5形成水循環。散熱控制器3，根據獲得的指令信號和溫度傳感器6的采集信號控制水泵4，從而控制通道水流速。

如圖2所示，整車散熱控制系統通信圖中，整車控制器8、電機控制器1、散熱控制器3構成整車散熱控制系統控制器局域網絡通信線9通信的3個節點，它們通過控制器局域網絡通信協議以收發幀的形式進行通信。散熱控制器3通過控制器局域網絡通信線接收整車控制器8發送的命令指令，同時接收來自電機控制器1發出的電機2的轉速和轉矩信息。散熱控制模塊3也將根據判斷實時將信息反饋給電機控制器1和整車控制器8。

如圖3所示，散熱控制器3包括了數據采集器10、獲得指令器11、查表器12、計算器13和給定水流速指令器13。其中數據采集器10，用于獲得電機控制器1入口水溫，同時采集母線電壓和電流。獲取指令器11，用于獲得電機控制器1發出的轉速和轉矩信息指令，同時接收整車控制器8發出的工作使能指令和水流速調節指令。查表器12，通過控制器局域網絡通信線9接收來自電機控制器1的信息幀，解析出電機2的轉速和轉矩，通過查表獲得當前電機控制器的效率。其中整個電機控制器1不同轉速和轉矩下的效率在實驗室通過功率分析儀測試獲得。其中計算器13，根據查表器12獲得的電機控制器1效率值和數據采集器獲得的入水口水溫和母線電壓、電流值，計算一個周期的出水口水溫。給定水流速指令器14，通過計算器13計算的出水口水溫，給定水流速。

本實用新型整車散熱控制通信系統中，整車控制器根據環境溫度和電機實際運行工況，通過控制器局域網絡給散熱控制模塊發送命令指令。指令信息包括工作使能指令和水流速調節指令。

當電機運行在額定功率以上，整車控制器對散熱控制模塊工作使能，電機運行在額定功率以下停止工作，且水流保持基速運行。同時為了避免電機在復雜運行工況下導致的散熱控制器頻繁地使能開關管理，設定水流速以基速持續運行10秒散熱控制器停止工作。

水流速調節指令，整車控制器根據監控的環境溫度，對散熱控制器給定的水流速按比例進行削弱和補償。

計算器根據查表器獲得的效率η，計算電機控制器總損耗ΔP＝P(1-η％)，在一個周期Δt內當前水流量將帶走的熱量ΔP1＝ΔP-ΔP2，ΔP2為熱量散失的損耗，損耗比例相對小，根據經驗獲得。通過當前電機控制器水流量Q和入水口的水溫，根據比熱容公式計算出一個采樣周期出水口水溫。

計算出的出水口水溫T₁送到給定水流速器，將根據比較判斷確定水流速指令是否需要給出，當計算水溫超過65℃時，水流速指令將給出控制水泵，反之，水流速給定指令被禁止。

給定水流速指令通過比較的方式來調節水流速，給定水流速小于當前水流速，保持當前流速運行；大于當前流速將調節為給定流速，其中當給定水流速超過了整車允許的預設最大水流速，則保持以最大水流速運行。

在下一個采樣周期通過水溫計算值給定的水流速指令仍然超過了最大水流速，散熱控制器通過控制器局域網絡通信線上傳降功率指令信息，整車控制器將控制電機控制器降低轉矩。

相比現有技術1，本實用新型針對整個電機驅動系統具有實時性，適應了整車任何復雜工況下的水冷散熱系統控制，通過實際轉速和轉矩查效率的方式，準確的預測水溫，對水流速進行控制。針對整個電機驅動系統具有實時性，適應了整車任何復雜工況下的水冷散熱系統控制，通過實際轉速和轉矩查效率的方式，準確的預測水溫，對水流速進行控制。

相比現有技術2，本實用新型易于適應整車的應用。

以上對本實用新型的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變化或修改，這并不影響本實用新型的實質內容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。