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CN110978974A - 一种电机及其控制器的冷却控制方法与装置 - Google Patents

一种电机及其控制器的冷却控制方法与装置 Download PDF

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CN110978974A CN201911278598.XA CN201911278598A CN110978974A CN 110978974 A CN110978974 A CN 110978974A CN 201911278598 A CN201911278598 A CN 201911278598A CN 110978974 A CN110978974 A CN 110978974A
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Abstract

本发明提供了一种电机及其控制器的冷却控制方法与装置，该方法包括首先获取如下参数：电机实时转速、功率及定子温度；电机入口处冷却液温度；电机控制器实时功率及温度；风扇在最高档位运行时间。其次，由电机转速、功率及水温计算流量需求，并据定子温度修正流量需求；由电机控制器功率及水温计算流量需求，并据电机控制器温度修正流量需求；取上述两个修正值中较大者为目标流量需求。然后，根据风扇在最高档运行时间修正该目标流量需求。最后，根据水泵转速与流量的关系，调节水泵到相应的转速。本发明根据电机转速和功率、电机控制器功率及水温，动态调节水泵转速，更加精准且节能。

Description

一种电机及其控制器的冷却控制方法与装置
技术领域
本发明涉及冷却技术领域，尤其是涉及一种电机及其控制器的冷却控制方法与装置。
背景技术
电机及其控制器冷却指在工作时因内部损耗而产生热量，冷却介质对电机绕组和铁芯及控制器内功率元器件进行冷却，以维持各部分的温度在允许的范围内。通常对电机及其控制器的冷却有如下要求：第一，电机及其控制器入水口温度需小于65℃；第二，电机及其控制器水流量需在8～12L/min范围内。
目前，通常对电机和其控制器进行冷却的控制方式为：首先，调节水泵转速，使流量处于8～12L/min之间的某一值；其次，检测控制器入水口温度是否小于60℃(注：一般电机控制器和电机串联，要满足电机入水口温度小于65℃的情况下，在流入电机控制器的温度必然小于65℃，考虑误差及安全余量，所以一般要求入口温度小于60℃)，通过调节散热器风扇转速来控制温度；最后，根据电机出水口的温度与入水口温度的差值，对水泵转速进行修正，控制水泵到相应转速。但是，这种冷却方式会导致入水口温度远低于目标值，风扇长时间高速运转，不节能；为满足恒定流量需求，水泵长时间高速运转，不节能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电机及其控制器的冷却控制方法与装置，可以在对电机及其控制器进行冷却的过程中更加节能，减少电能损耗。
第一方面，本发明实施例提供了一种电机及其控制器的冷却控制方法，应用于整车控制器，该整车控制器分别与待冷却电机控制器，该待冷却电机的水泵和风扇电连接；该水泵和该风扇均用于对该待冷却电机、该待冷却电机控制器进行冷却；该方法包括：获取该待冷却电机的实时功率和实时转速，该待冷却电机的定子的实时温度和该待冷却电机的冷却液入口处的实时冷却液温度，该待冷却电机控制器的实时功率和实时温度，以及该风扇在预设状态的持续时间；根据该待冷却电机的实时功率和实时转速，以及实时冷却液温度，计算该电机的理论流量；根据该待冷却电机控制器的实时功率和实时冷却液温度，计算该待冷却电机控制器的理论流量；根据该定子的实时温度调整该电机的理论流量，得到该电机的目标流量；根据该待冷却电机控制器的实时温度调整该待冷却电机控制器的理论流量，得到该待冷却电机控制器的目标流量；根据该电机的目标流量，该待冷却电机控制器的目标流量和该风扇在预设状态的持续时间，计算该水泵的目标转速；将该水泵的转速调整至目标转速。
在本发明较佳的实施例中，上述预设状态为该风扇工作在最高档位，上述根据该电机的目标流量，该待冷却电机控制器的目标流量和该风扇在预设状态的持续时间，计算该水泵的目标转速的步骤，包括：将该电机的目标流量与该待冷却电机控制器的目标流量中的较大流量值确定为该水泵的理论流量；根据该风扇工作在最高档位的持续时间，调整该水泵的理论流量，得到该水泵的目标流量；根据该水泵的目标流量计算该水泵的目标转速。
在本发明较佳的实施例中，上述根据该风扇工作在最高档位的持续时间，调整该水泵的理论流量，得到该水泵的目标流量的步骤，包括：根据预设的该水泵的流量修正脉谱图，获取与该风扇工作在最高档位的持续时间对应的该水泵的流量修正系数；该流量修正脉谱图为该水泵的流量修正系数，关于该风扇工作在最高档位的持续时间的脉谱图；确定对应的该水泵的流量修正系数为该水泵的理论流量修正系数；根据该水泵的理论流量修正系数调整该水泵的理论流量，得到该水泵的目标流量。
在本发明较佳的实施例中，上述根据该定子的实时温度调整该电机的理论流量，得到该电机的目标流量的步骤，包括：计算预设的第一温度阈值与该定子的实时温度的第一温度差；根据该第一温度差，计算该电机的理论流量修正系数；根据该电机的理论流量修正系数调整该电机的理论流量，得到该电机的目标流量。
在本发明较佳的实施例中，上述根据该第一温度差，计算该电机的理论流量修正系数的步骤，包括：根据预设的该电机的流量修正脉谱图，获取与该第一温度差对应的该电机的流量修正系数；该电机的流量修正脉谱图为该电机的流量修正系数关于该第一温度差的脉谱图；确定对应的该电机的流量修正系数为该电机的理论流量修正系数；根据该电机的理论流量修正系数调整该电机的理论流量，得到该电机的目标流量。
在本发明较佳的实施例中，上述根据该待冷却电机控制器的实时温度调整该待冷却电机控制器的理论流量，得到该待冷却电机控制器的目标流量的步骤，包括：计算预设的第二温度阈值与该待冷却电机控制器的实时温度的第二温度差；根据该第二温度差，计算该待冷却电机控制器的理论流量修正系数；根据该待冷却电机控制器的理论流量修正系数调整该待冷却电机控制器的理论流量，得到该待冷却电机控制器的目标流量。
在本发明较佳的实施例中，上述根据该第二温度差，计算该待冷却电机控制器的理论流量修正系数的步骤，包括：根据预设的该待冷却电机控制器的流量修正脉谱图，获取与第二温度差对应的该待冷却电机控制器的流量修正系数；该待冷却电机控制器的流量修正脉谱图为该待冷却电机控制器的流量修正系数关于该第二温度差的脉谱图；确定对应的该待冷却电机控制器的流量修正系数为该待冷却电机控制器的理论流量修正系数；根据该待冷却电机控制器的理论流量修正系数调整该待冷却电机控制器的理论流量，得到该待冷却电机控制器的目标流量。
在本发明较佳的实施例中，上述将该水泵的转速调整至该目标转速的步骤，包括：通过闭环控制的方式，控制该水泵的转速达到该目标转速。
在本发明较佳的实施例中，上述获取该待冷却电机的实时功率和实时转速，该待冷却电机的定子的实时温度，以及该待冷却电机控制器的实时功率和实时温度的步骤，包括：接收该待冷却电机控制器发送的周期性CAN报文；根据该CAN报文，获取该待冷却电机的实时功率和实时转速，该待冷却电机的定子的实时温度，以及该待冷却电机控制器的实时功率和实时温度。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电机及其控制器的冷却控制装置，应用于整车控制器，该整车控制器分别与待冷却电机控制，该待冷却电机的水泵和风扇电连接；该水泵和该风扇均用于对该待冷却电机、该待冷却电机控制进行冷却；该装置包括：参数获取模块，用于获取待冷却电机的实时功率和实时转速，该待冷却电机的定子的实时温度和该待冷却电机的入口处的实时冷却液温度，待冷却电机控制器的实时功率和实时温度，以及风扇在预设状态的持续时间；理论流量计算模块，用于根据该待冷却电机的实时功率和实时转速，以及该实时冷却液温度，计算该电机的理论流量；根据该待冷却电机控制器的实时功率和该实时冷却液温度，计算该待冷却电机控制器的理论流量；目标流量计算模块，用于根据该定子的实时温度调整该电机的理论流量，得到该电机的目标流量；根据该待冷却电机控制器的实时温度调整该待冷却电机控制器的理论流量，得到该待冷却电机控制器的目标流量；水泵目标转速计算模块，用于根据该电机的目标流量，该待冷却电机控制器的目标流量和该风扇在预设状态的持续时间，计算该水泵的目标转速；水泵转速调整模块，用于将该水泵的转速调整至该目标转速。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的一种电机及其控制器的冷却控制方法与装置，获取该待冷却电机的实时功率和实时转速，该待冷却电机的定子的实时温度和该待冷却电机的冷却液入口处的实时冷却液温度，该待冷却电机控制器的实时功率和实时温度，以及该风扇在预设状态的持续时间；根据该待冷却电机的实时功率和实时转速，以及实时冷却液温度，计算该电机的理论流量；根据该待冷却电机控制器的实时功率和实时冷却液温度，计算该待冷却电机控制器的理论流量；根据该定子的实时温度调整该电机的理论流量，得到该电机的目标流量；根据该待冷却电机控制器的实时温度调整该待冷却电机控制器的理论流量，得到该待冷却电机控制器的目标流量；根据该电机的目标流量，该待冷却电机控制器的目标流量和该风扇在预设状态的持续时间，计算该水泵的目标转速；将该水泵的转速调整至目标转速。该方式中，根据冷却液的温度，电机的实际功率和转速，以及电机控制器的实际功率，动态调节水泵的转速，相比恒定水流量的冷却方式，更加节能；并且，通过电机定子温度、电机控制器温度与风扇转速，对水泵的流量进行修正，可以更准确地满足电机的实际冷却需求，进一步节能，并降低整体噪音。
本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电机冷却循环系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电机冷却控制方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种电机冷却循环系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种电机冷却控制装置的结构示意图。
图标：10-电机；11-电机控制器；12-水泵；13-散热器；14-风扇；41-参数获取模块；42-理论流量计算模块；43-目标流量计算模块；44-水泵目标转速计算模块；45-水泵转速调整模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，其为一种电机冷却循环系统的结构示意图，在实际操作中，该冷却循环系统由水泵12运转使系统中的冷却水循环流动，其中，主要是针对电机10和电机控制器11进行冷却，散热器13用于对经过电机10和电机控制器11进行热交换输出的水进行散热，其中，该散热器13包括风扇14，风扇14用于对该散热器13进行降温，促进散热器13的散热效果。
图1示出了现有技术针对电机10及电机控制器11进行散热的方式，其中，对于电机10和电机控制器11的冷却，一般有以下两个要求：第一，电机10及电机控制器11入水口温度小于65℃；第二，流经电机10及电机控制器11的水流量需不低于8L/min。
具体地，在控制水泵12运转时，通常的控制逻辑为：首先，调节水泵12转速，使水泵12的流量等于8L/min；其次，检测电机控制器11的冷却水入口处水温，即图1中T1的温度值是否小于60℃，并通过调节散热器13的风扇14转速，使T1的温度值在60℃以内；然后，结合发机10的冷却水出口处水温，也即图1中T2的温度值，根据T2与T1的差值，对水泵12的转速进行修正，使冷却系统的运转持续满足上述两个冷却要求。
考虑到上述的冷却方式会造成能源的浪费，不节能，本发明实施例提供的一种电机及其控制器冷却控制方法与装置，该技术可以应用于各类需要对电机及其控制器进行冷却控制的应用场景中。为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种电机冷却控制方法进行详细介绍。
如图2所示，其为本发明实施例提供一种电机冷却控制方法的流程示意图，其中，该方法应用于整车控制器，并且，该整车控制器分别与待冷却电机控制器，该待冷却电机的水泵和风扇电连接；该水泵和该风扇均用于对该待冷却电机、该待冷却电机控制器进行冷却。由图2可见，该电机冷却控制方法包括以下步骤：
步骤S202：获取该待冷却电机的实时功率和实时转速，该待冷却电机的定子的实时温度和该待冷却电机的冷却液入口处的实时冷却液温度，该待冷却电机控制器的实时功率和实时温度，以及该风扇在预设状态的持续时间。
在本实施例中，待冷却电机、待冷却电机控制器、水泵以及风扇均设置在车辆上，并由整车控制器控制运作。这里，该车辆可以是燃油车，也可以是能源车，可以是汽车、卡车、货车等各种类型的车辆。
通常情况下，电机的内部配置有温度传感器，可以获取定子的实时温度，因而，不需要额外的设置温度获取装置以获得定子的实时温度。并且，待冷却控制器内部通常也设置有温度传感器，可以获得控制器功率元器件的实时温度。在其中一种可能的实施方式中，可以通过以下步骤21-22来获取该待冷却电机的实时功率和实时转速，该待冷却电机的定子的实时温度，以及该待冷却电机控制器的实时功率和实时温度：
(21)接收该待冷却电机控制器发送的周期性CAN报文；
(22)根据该CAN报文，获取该待冷却电机的实时功率和实时转速，该待冷却电机的定子的实时温度，以及该待冷却电机控制器的实时功率和实时温度。
这里，CAN属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。通过周期性的CAN报文，整车控制器可以及时获取到包括电机的功率、转速、定子温度的信息，以及电机控制器的功率、温度的信息，和其他控制器和车辆核心部件的数据信息。
步骤S204：根据该待冷却电机的实时功率和实时转速，以及实时冷却液温度，计算该电机的理论流量；根据该待冷却电机控制器的实时功率和实时冷却液温度，计算该待冷却电机控制器的理论流量。
通常情况下，冷却液的温度越低，同样的转速和功率下，流量需求越小。以冷却液为50％乙二醇+50％水进行说明，在其中一种可能的实施方式中，可以首先通过模拟计算或者试验的方式，获得电机冷却水入口处的不同水温范围内，对应的电机的转速、功率和电机的理论流量的关系，形成不同的电机功率-电机转速-电机理论流量的关系表格；当需要计算特定水温下，一定的电机功率和电机转速所对应的电机理论流量时，可以先根据该水温值确定对应电机功率-电机转速-电机理论流量的关系表格，进而，根据该关系表格和电机功率、电机转速查找对应的电机理论流量。
同理，也可以首先通过模拟计算或者试验的方式，获得电机冷却水入口处的不同水温范围内，该待冷却电机控制器的实时功率和待冷却电机控制器的理论流量的关系，形成不同的电机控制器功率-电机控制器流量的关系表格。并且，当需要计算特定水温下，一定的电机控制器的功率对应的电机控制器理论流量时，可以先根据该水温值确定对应的电机控制器功率-电机控制器流量的关系表格，进而，根据该关系表格和电机控制器功率查找到对应的电机控制器理论流量。
在其他可能的实施方式中，还可以通过其他方式计算电机的理论流量和电机控制器的理论流量，在此不作限制。
步骤S206：根据该定子的实时温度调整该电机的理论流量，得到该电机的目标流量；根据该待冷却电机控制器的实时温度调整该待冷却电机控制器的理论流量，得到该待冷却电机控制器的目标流量。
在实际操作中，为了控制电机的温度不至于过高，需要限制电机定子的温度上限，这里可以为电机的定子设置第一温度阈值，以确定电机在实际工作中时，其定子温度维持在该第一温度阈值以下。
在其中一种可能的实施方式中，可以通过下述步骤31-33实现根据该定子的实时温度调整该电机的理论流量，得到该电机的目标流量的步骤：
(31)计算预设的第一温度阈值与该定子的实时温度的第一温度差；
(32)根据该第一温度差，计算该电机的理论流量修正系数；
(33)根据该电机的理论流量修正系数调整该电机的理论流量，得到该电机的目标流量。
并且，在根据该第一温度差，计算该电机的理论流量修正系数时，可以通过下述步骤41-43实现：
(41)根据预设的该电机的流量修正脉谱图，获取与该第一温度差对应的该电机的流量修正系数；该电机的流量修正脉谱图为该电机的流量修正系数关于该第一温度差的脉谱图；
(42)确定对应的该电机的流量修正系数为该电机的理论流量修正系数；
(43)根据该电机的理论流量修正系数调整该电机的理论流量，得到该电机的目标流量。
在实际操作中，当第一温度阈值与定子的实际温度的差值越大时，即上述温度差越大时，也即电机定子温度小于第一阈值越多，此时对理论流量不作过多修正，对应电机的理论流量修正系数越小；反之，温度差越小，也即电机定子温度越接近于第一阈值，此时应对理论流量往大的方向修正，对应的电机的理论流量修正系数也越大。这样，可以相应提高水泵的转速，增加冷却水的流量，使电机的及时得到冷却降温。例如，假设定子的第一温度阈值为150℃，可以设置当第一温度阈值与定子的温度的差值T差值在不同的范围时，对应不同的电机的理论流量修正系数，如下所示：
当0℃<T差值<5℃时，电机的理论流量修正系数取值1.5；
当5℃<T差值<10℃时，电机的理论流量修正系数取值1.2；
当10℃<T差值<15℃时，电机的理论流量修正系数取值1.1......
依此类推。
在本实施例中，通过测量待冷却电机的冷却水入口的实时水温值，可以更加准确控制实际流经电机冷却水的温度值。参见图3，其为另一种电机冷却循环系统的结构示意图，相比于图1所示的冷却循环系统，图3中示出的冷却循环系统只需测量电机10的冷却水入口处水温值T，并且，只需控制该水温值T在65℃以内，即同时满足电机控制器11和电机10的入口温度需求，即入口温度都小于65℃。
相比于图1所示的现有技术，由于是通过获取电机控制器11入口的温度T1，并且，一般是控制该温度T1为60℃，以保证电机10及电机控制器11入水口温度均小于65℃，这种控制方式导致实际电机10入水口的水温会远低于65℃，造成能源浪费。本实施例中，通过将采集温度的位置设置在电机10的冷却水入口，而非电机控制器11的冷却水入口，可以更精确控制进入电机10的冷却水水口处的水温值，使其更接近65℃的温度阈值，从而更加节能。
在本实施例中，由于以电机定子的实时温度代替电机冷却水出口的温度，来调整电机的理论流量，无需单独测量电机冷却水出口的温度，可以节约一个温度传感器，从而节约成本。
此外，在至少一种可能的实施方式中，可以通过下述步骤51-53，实现上述根据该待冷却电机控制器的实时温度调整该待冷却电机控制器的理论流量，得到该待冷却电机控制器的目标流量的步骤：
(51)计算预设的第二温度阈值与该待冷却电机控制器的实时温度的第二温度差；
(52)根据该第二温度差，计算该待冷却电机控制器的理论流量修正系数；
(53)根据该待冷却电机控制器的理论流量修正系数调整该待冷却电机控制器的理论流量，得到该待冷却电机控制器的目标流量。
并且，在根据该第二温度差，计算该待冷却电机控制器的理论流量修正系数时，可以通过下述步骤61-63实现：
(61)根据预设的该待冷却电机控制器的流量修正脉谱图，获取与第二温度差对应的该待冷却电机控制器的流量修正系数；该待冷却电机控制器的流量修正脉谱图为该待冷却电机控制器的流量修正系数关于该第二温度差的脉谱图；
(62)确定对应的该待冷却电机控制器的流量修正系数为该待冷却电机控制器的理论流量修正系数；
(63)根据该待冷却电机控制器的理论流量修正系数调整该待冷却电机控制器的理论流量，得到该待冷却电机控制器的目标流量。
这里，上述第一温度差和第二温度差，以及上述第一温度阈值和第二温度阈值中的“第一”与“第二”仅用于描述区分的目的，不能理解为指示或暗示相对重要性，也不表示二者的顺序。
步骤S208：根据该电机的目标流量，该待冷却电机控制器的目标流量和该风扇在预设状态的持续时间，计算该水泵的目标转速。
在本实施例中，该风扇的预设状态为该风扇工作在最高档位；并且，在其中一种可能的实施方式中，上述根据该电机的目标流量，该待冷却电机控制器的目标流量和该风扇在预设状态的持续时间，计算该水泵的目标转速的步骤可以通过下述步骤71-73实现：
(71)将该电机的目标流量与该待冷却电机控制器的目标流量中的较大流量值确定为该水泵的理论流量；
(72)根据该风扇工作在最高档位的持续时间，调整该水泵的理论流量，得到该水泵的目标流量；
(73)根据该水泵的目标流量计算该水泵的目标转速。
并且，在根据该风扇工作在最高档位的持续时间，调整该水泵的理论流量，得到该水泵的目标流量的步骤时，可以通过下述步骤81-83实现：
(81)根据预设的该水泵的流量修正脉谱图，获取与该风扇工作在最高档位的持续时间对应的该水泵的流量修正系数；该流量修正脉谱图为该水泵的流量修正系数，关于该风扇工作在最高档位的持续时间的脉谱图；
(82)确定对应的该水泵的流量修正系数为该水泵的理论流量修正系数；
(83)根据该水泵的理论流量修正系数调整该水泵的理论流量，得到该水泵的目标流量。
在实际操作中，以理论流量乘以理论流量修正系数，得到该水泵的目标流量。例如，假设理论流量为10L/min，并且根据水泵的流量修正脉谱图，得到此时理论流量修正系数为1.1，那么，可以计算得到水泵的目标流量为：10×1.1，也即11L/min。
这里，当风扇在最高档长时间运行时，说明水温很难降低，同时NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)很差，通过加大流量的方式，可以更快降低水温，同时降低最高档运行的时间，从而有效降噪。
步骤S210：将该水泵的转速调整至目标转速。
这里，可以通过闭环控制的方式，控制该水泵的转速达到该目标转速。其中，闭环控制是带有反馈信息的系统控制方式，当操作者启动系统后，通过系统运行将控制信息输向受控对象，并将受控对象的状态信息反馈到输入中，以修正操作过程，使系统的输出符合预期要求。闭环控制充分发挥了反馈的重要作用，排除了难以预料或不确定的因素，使校正行动更准确，更有力。
这样，本实施例中电机及其控制器的冷却控制方法，根据冷却液的温度，电机的实际功率和转速，以及电机控制器的实际功率，动态调节水泵的转速，相比恒定水流量的冷却方式，这种方式更加灵活，也更加节能。
本发明实施例提供的电机及其控制器的冷却控制方法，获取该待冷却电机的实时功率和实时转速，该待冷却电机的定子的实时温度和该待冷却电机的冷却液入口处的实时冷却液温度，该待冷却电机控制器的实时功率和实时温度，以及该风扇在预设状态的持续时间；根据该待冷却电机的实时功率和实时转速，以及实时冷却液温度，计算该电机的理论流量；根据该待冷却电机控制器的实时功率和实时冷却液温度，计算该待冷却电机控制器的理论流量；根据该定子的实时温度调整该电机的理论流量，得到该电机的目标流量；根据该待冷却电机控制器的实时温度调整该待冷却电机控制器的理论流量，得到该待冷却电机控制器的目标流量；根据该电机的目标流量，该待冷却电机控制器的目标流量和该风扇在预设状态的持续时间，计算该水泵的目标转速；将该水泵的转速调整至目标转速。该方式中，根据冷却液的温度，电机的实际功率和转速，以及电机控制器的实际功率，动态调节水泵的转速，相比恒定水流量的冷却方式，更加节能；并且，通过电机定子温度、电机控制器温度与风扇转速，对水泵的流量进行修正，可以更准确地满足电机的实际冷却需求，进一步节能，并降低整体噪音。
为了更清楚理解上述实施例中提供的电机冷却控制方法，本实施例介绍了在车辆行车过程中，通过上述电机及其控制器的冷却控制方法对车辆电机及其控制器进行冷却的一个应用实例(以下各表格内的数据仅供说明控制方法使用，准确值需要进行试验及标定得到)，具体控制流程如下。
一、计算电机目标流量需求。
(1)基于冷却液温度T0的值，对照表1查找对应的电机功率-转速-理论流量的关系表。
表1冷却水温与电机功率-转速-理论流量的关系
Figure BDA0002310416350000141
(2)根据电机的实时转速和实时功率，通过第(1)步确认的关系表，查找对应的基本水流量需求(单位L/min)。
表2电机功率-转速-理论流量的关系(T0＜-20℃)
Figure BDA0002310416350000142
表3电机功率-转速-理论流量的关系(-20℃≤T0＜0℃)
Figure BDA0002310416350000143
表4电机功率-转速-理论流量的关系(0℃≤T0＜40℃)
Figure BDA0002310416350000144
Figure BDA0002310416350000151
表5电机功率-转速-理论流量的关系(40℃≤T0≤65℃)
Figure BDA0002310416350000152
(3)根据第一温度阈值(150℃)与电机定子温度(T3)的差值(△t1＝150–T3)，也即第一温度差，确定修正系数K1。
这里，电机的冷却就是为了使电机定子温度T3不超过第一温度阈值150℃，定子实际温度T3越小，水流量需求值也越小。
表6电机的流量修正系数与第一温度差的关系
△t1(℃) 0 5 10 15 50 150 180
K1 1.5 1.2 1.1 1 1 0.9 0.85
(4)计算电机实际目标流量需求(单位L/min)。
F_Motor_Real＝F_Motor_Basic*K1
其中，F_Motor_Real表示电机的目标流量需求，F_Motor_Basic表示电机的理论流量需求，K1为电机的理论流量修正系数。
二、计算控制器实际目标流量需求。
(1)根据冷却液温度T0的值，查下表明确适用的表。
这里，水温越低，同样的功率下，流量需求越小，体现水温的影响作用。
表7冷却水温与电机控制器功率-电机控制器流量的关系
Figure BDA0002310416350000153
(2)根据控制器的功率，到上一步骤确认的关系表中去查找需要的基本水流量需求。
表8电机控制器功率-流量的关系(T0＜-20℃)
Figure BDA0002310416350000161
表9电机控制器功率-流量的关系(-20℃≤T0＜0℃)
Figure BDA0002310416350000162
表10电机控制器功率-流量的关系(0℃≤T0＜40℃)
Figure BDA0002310416350000163
表11电机控制器功率-流量的关系(40℃≤T0≤65℃)
Figure BDA0002310416350000164
(3)根据第二温度阈值(80℃)与电机控制器温度T4的差值(△t2＝80–T4)，也即第二温度差，确定修正系数K2。
这里，控制器的冷却是为了使控制器温度T4不超过第二温度阈值80℃，实际温度T4越小，水流量需求值也越小。
表12电机控制器的流量修正系数与第二温度差的关系
△t2(℃) 0 5 10 15 30 80 110
K2 1.8 1.5 1.3 1 1 0.9 0.9
(4)计算电机控制器实际水流量需求(单位L/min)。
F_MCU_Real＝F_MCU_Basic*K2
其中，F_MCU_Real表示电机控制器的目标流量需求，F_MCU_Basic表示电机控制器的理论流量需求，K2表示电机控制器的理论流量修正系数。
三、取F_Motor_Real和F_MCU_Real中的较大者，得到理论流量需求F_Basic。
F_Basic＝Max(F_Motor_Real,F_MCU_Real)
四、根据风扇转速在最高档位运行的持续时间T_Fan_Highest的长短，对F_Basic来进行修正，用K3表示。
这里，风扇在最高档长时间运行，说明水温很难降低，同时NVH很差，通过加大流量的方式，可以降低水温，同时降低最高档运行的时间。
表13水泵的理论流量修正系数与风扇最高档持续时间的关系
T_fan_highest(秒) 100 200 300 400 500 600 700
K3 1 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
计算水泵的目标流量需求值。
F_Basic_Real＝F_Basic*K3
其中，F_Basic_Real表示水泵的目标流量需求，F_Basic表示水泵的理论流量需求。
五、根据水泵的目标流量需求值，查表得到对应的水泵转速(中间值通过插值获得)，通过闭环控制控制水泵到目标转速。在其中一种实施方式中，示例如下：
表14水泵的转速-流量关系
Figure BDA0002310416350000171
六、水温的控制。
水温是通过比较实际温度T0和目标温度65℃的关系，来调节散热器风扇的档位实现的。在其中一种实施方式中，示例如下：
Figure BDA0002310416350000172
这样，通过本实施例提供的电机及其控制器的冷却控制方法，可以动态调节水泵的转速，从而比现有的恒定水流量冷却方式更加节能。
对应于上述实施例中的电机冷却控制方法，本实施例还提供了一种电机及其控制器的冷却控制装置，应用于整车控制器，该整车控制器分别与待冷却电机控制器，该待冷却电机的水泵和风扇电连接；该水泵和该风扇均用于对该待冷却电机、该待冷却电机控制进行冷却；如图4所示为该电机冷却控制装置的结构示意图，由图4可见，该装置包括依次相连的参数获取模块41、理论流量计算模块42、目标流量计算模块43、水泵目标转速计算模块44和水泵转速调整模块45，其中，各个模块的功能如下：
参数获取模块41，用于获取待冷却电机的实时功率和实时转速，该待冷却电机的定子的实时温度，该待冷却电机的冷却液入口处的实时冷却液温度，待冷却电机控制器的实时功率和实时温度，以及风扇在预设状态的持续时间；
理论流量计算模块42，用于根据该待冷却电机的实时功率和实时转速，以及该实时冷却液温度，计算该电机的理论流量；根据该待冷却电机控制器的实时功率和该实时冷却液温度，计算该待冷却电机控制器的理论流量；
目标流量计算模块43，用于根据该定子的实时温度调整该电机的理论流量，得到该电机的目标流量；根据该待冷却电机控制器的实时温度调整该待冷却电机控制器的理论流量，得到该待冷却电机控制器的目标流量；
水泵目标转速计算模块44，用于根据该电机的目标流量，该待冷却电机控制器的目标流量和该风扇在预设状态的持续时间，计算该水泵的目标转速；
水泵转速调整模块45，用于将该水泵的转速调整至该目标转速。
本发明实施例提供的电机及其控制器的冷却控制装置，获取该待冷却电机的实时功率和实时转速，该待冷却电机的定子的实时温度和该待冷却电机的冷却液入口处的实时冷却液温度，该待冷却电机控制器的实时功率和实时温度，以及该风扇在预设状态的持续时间；根据该待冷却电机的实时功率和实时转速，以及实时冷却液温度，计算该电机的理论流量；根据该待冷却电机控制器的实时功率和实时冷却液温度，计算该待冷却电机控制器的理论流量；根据该定子的实时温度调整该电机的理论流量，得到该电机的目标流量；根据该待冷却电机控制器的实时温度调整该待冷却电机控制器的理论流量，得到该待冷却电机控制器的目标流量；根据该电机的目标流量，该待冷却电机控制器的目标流量和该风扇在预设状态的持续时间，计算该水泵的目标转速；将该水泵的转速调整至目标转速。该装置中，根据冷却液的温度，电机的实际功率和转速，以及电机控制器的实际功率，动态调节水泵的转速，相比恒定水流量的冷却方式，更加节能；并且，通过电机定子温度、电机控制器温度与风扇转速，对水泵的流量进行修正，可以更准确地满足电机的实际冷却需求，进一步节能，并降低整体噪音。
在其中一种可能的实施方式中，上述预设状态为该风扇工作在最高档位，上述水泵目标转速计算模块44还用于：将该电机的目标流量与该待冷却电机控制器的目标流量中的较大流量值确定为该水泵的理论流量；根据该风扇工作在最高档位的持续时间，调整该水泵的理论流量，得到该水泵的目标流量；根据该水泵的目标流量计算该水泵的目标转速。
在另一种可能的实施方式中，上述水泵目标转速计算模块44还用于：根据预设的该水泵的流量修正脉谱图，获取与该风扇工作在最高档位的持续时间对应的该水泵的流量修正系数；该流量修正脉谱图为该水泵的流量修正系数，关于该风扇工作在最高档位的持续时间的脉谱图；确定对应的流量修正系数为该水泵的理论流量修正系数；根据该水泵的理论流量修正系数调整理论流量，得到该水泵的目标流量。
在另一种可能的实施方式中，上述目标流量计算模块43还用于：计算预设的第一温度阈值与该定子的实时温度的第一温度差；根据该第一温度差，计算该电机的理论流量修正系数；根据该电机的理论流量修正系数调整该电机的理论流量，得到该电机的目标流量。
在另一种可能的实施方式中，上述目标流量计算模块43还用于：根据预设的该电机的流量修正脉谱图，获取与该第一温度差对应的该电机的流量修正系数；该电机的流量修正脉谱图为该电机的流量修正系数关于该第一温度差的脉谱图；确定对应的该电机的流量修正系数为该电机的理论流量修正系数；根据该电机的理论流量修正系数调整该电机的理论流量，得到该电机的目标流量。
在另一种可能的实施方式中，上述目标流量计算模块43还用于：计算预设的第二温度阈值与该待冷却电机控制器的实时温度的第二温度差；根据该第二温度差，计算该待冷却电机控制器的理论流量修正系数；根据该待冷却电机控制器的理论流量修正系数调整该待冷却电机控制器的理论流量，得到该待冷却电机控制器的目标流量。
在另一种可能的实施方式中，上述目标流量计算模块43还用于：根据预设的该待冷却电机控制器的流量修正脉谱图，获取与第二温度差对应的该待冷却电机控制器的流量修正系数；该待冷却电机控制器的流量修正脉谱图为该待冷却电机控制器的流量修正系数关于该第二温度差的脉谱图；确定对应的该待冷却电机控制器的流量修正系数为该待冷却电机控制器的理论流量修正系数；根据该待冷却电机控制器的理论流量修正系数调整该待冷却电机控制器的理论流量，得到该待冷却电机控制器的目标流量。
在另一种可能的实施方式中，上述水泵转速调整模块45还用于：通过闭环控制的方式，控制该水泵的转速达到该目标转速。
在另一种可能的实施方式中，上述参数获取模块41还用于：接收该待冷却电机控制器发送的周期性CAN报文；根据该CAN报文，获取该待冷却电机的实时功率和实时转速，该待冷却电机的定子的实时温度，以及该待冷却电机控制器的实时功率和实时温度。
本发明实施例提供的电机及其控制器的冷却控制装置，其实现原理及产生的技术效果和前述电机及其控制器的冷却控制方法实施例相同，为简要描述，电机及其控制器的冷却控制装置的实施例部分未提及之处，可参考前述电机及其控制器的冷却控制方法实施例中相应内容。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。并且，在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明实施例所提供的进行电机及其控制器的冷却控制方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的电机冷却控制方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的电机冷却控制装置和电机冷却控制方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电机及其控制器的冷却控制方法，其特征在于，应用于整车控制器，所述整车控制器分别与待冷却电机控制器、所述待冷却电机的水泵和风扇电连接；所述水泵和所述风扇均用于对所述待冷却电机、所述待冷却电机控制器进行冷却；所述方法包括：
获取所述待冷却电机的实时功率和实时转速，所述待冷却电机的定子的实时温度和所述待冷却电机的冷却液入口处的实时冷却液温度，所述待冷却电机控制器的实时功率和实时温度，以及所述风扇在预设状态的持续时间；
根据所述待冷却电机的实时功率和实时转速，以及所述实时冷却液温度，计算所述电机的理论流量；根据所述待冷却电机控制器的实时功率和所述实时冷却液温度，计算所述待冷却电机控制器的理论流量；
根据所述定子的实时温度调整所述电机的理论流量，得到所述电机的目标流量；根据所述待冷却电机控制器的实时温度调整所述待冷却电机控制器的理论流量，得到所述待冷却电机控制器的目标流量；
根据所述电机的目标流量，所述待冷却电机控制器的目标流量和所述风扇在预设状态的持续时间，计算所述水泵的目标转速；
将所述水泵的转速调整至所述目标转速。
2.根据权利要求1所述的电机及其控制器的冷却控制方法，其特征在于，所述预设状态为所述风扇工作在最高档位，所述根据所述电机的目标流量，所述待冷却电机控制器的目标流量和所述风扇在预设状态的持续时间，计算所述水泵的目标转速的步骤，包括：
将所述电机的目标流量与所述待冷却电机控制器的目标流量中的较大流量值确定为所述水泵的理论流量；
根据所述风扇工作在最高档位的持续时间，调整所述水泵的理论流量，得到所述水泵的目标流量；
根据所述水泵的目标流量计算所述水泵的目标转速。
3.根据权利要求2所述的电机及其控制器的冷却控制方法，其特征在于，所述根据所述风扇工作在最高档位的持续时间，调整所述水泵的理论流量，得到所述水泵的目标流量的步骤，包括：
根据预设的所述水泵的流量修正脉谱图，获取与所述风扇工作在最高档位的持续时间对应的所述水泵的流量修正系数；所述流量修正脉谱图为所述水泵的流量修正系数关于所述风扇工作在最高档位的持续时间的脉谱图；
确定对应的所述水泵的流量修正系数为所述水泵的理论流量修正系数；
根据所述水泵的理论流量修正系数调整所述水泵的理论流量，得到所述水泵的目标流量。
4.根据权利要求1所述的电机及其控制器的冷却控制方法，其特征在于，所述根据所述定子的实时温度调整所述电机的理论流量，得到所述电机的目标流量的步骤，包括：
计算预设的第一温度阈值与所述定子的实时温度的第一温度差；
根据所述第一温度差，计算所述电机的理论流量修正系数；
根据所述电机的理论流量修正系数调整所述电机的理论流量，得到所述电机的目标流量。
5.根据权利要求4所述的电机及其控制器的冷却控制方法，其特征在于，所述根据所述第一温度差，计算所述电机的理论流量修正系数的步骤，包括：
根据预设的所述电机的流量修正脉谱图，获取与所述第一温度差对应的所述电机的流量修正系数；所述电机的流量修正脉谱图为所述电机的流量修正系数关于所述第一温度差的脉谱图；
确定对应的所述电机的流量修正系数为所述电机的理论流量修正系数；
根据所述电机的理论流量修正系数调整所述电机的理论流量，得到所述电机的目标流量。
6.根据权利要求1所述的电机及其控制器的冷却控制方法，其特征在于，所述根据所述待冷却电机控制器的实时温度调整所述待冷却电机控制器的理论流量，得到所述待冷却电机控制器的目标流量的步骤，包括：
计算预设的第二温度阈值与所述待冷却电机控制器的实时温度的第二温度差；
根据所述第二温度差，计算所述待冷却电机控制器的理论流量修正系数；
根据所述待冷却电机控制器的理论流量修正系数调整所述待冷却电机控制器的理论流量，得到所述待冷却电机控制器的目标流量。
7.根据权利要求6所述的电机及其控制器的冷却控制方法，其特征在于，所述根据所述第二温度差，计算所述待冷却电机控制器的理论流量修正系数的步骤，包括：
根据预设的所述待冷却电机控制器的流量修正脉谱图，获取与第二温度差对应的所述待冷却电机控制器的流量修正系数；所述待冷却电机控制器的流量修正脉谱图为所述待冷却电机控制器的流量修正系数关于所述第二温度差的脉谱图；
确定对应的所述待冷却电机控制器的流量修正系数为所述待冷却电机控制器的理论流量修正系数；
根据所述待冷却电机控制器的理论流量修正系数调整所述待冷却电机控制器的理论流量，得到所述待冷却电机控制器的目标流量。
8.根据权利要求1所述的电机及其控制器的冷却控制方法，其特征在于，所述将所述水泵的转速调整至所述目标转速的步骤，包括：
通过闭环控制的方式，控制所述水泵的转速达到所述目标转速。
9.根据权利要求1所述的电机及其控制器的冷却控制方法，其特征在于，获取所述待冷却电机的实时功率和实时转速，所述待冷却电机的定子的实时温度，以及所述待冷却电机控制器的实时功率和实时温度的步骤，包括：
接收所述待冷却电机控制器发送的周期性CAN报文；
根据所述CAN报文，获取所述待冷却电机的实时功率和实时转速，所述待冷却电机的定子的实时温度，以及所述待冷却电机控制器的实时功率和实时温度。
10.一种电机及其控制器的冷却控制装置，其特征在于，应用于整车控制器，所述整车控制器分别与待冷却电机控制器、所述待冷却电机的水泵和风扇电连接；所述水泵和所述风扇均用于对所述待冷却电机、所述待冷却电机控制进行冷却；所述装置包括：
参数获取模块，用于获取待冷却电机的实时功率和实时转速，所述待冷却电机的定子的实时温度，所述待冷却电机的冷却液入口处的实时冷却液温度，待冷却电机控制器的实时功率和实时温度，以及风扇在预设状态的持续时间；
理论流量计算模块，用于根据所述待冷却电机的实时功率和实时转速，以及所述实时冷却液温度，计算所述电机的理论流量；根据所述待冷却电机控制器的实时功率和所述实时冷却液温度，计算所述待冷却电机控制器的理论流量；
目标流量计算模块，用于根据所述定子的实时温度调整所述电机的理论流量，得到所述电机的目标流量；根据所述待冷却电机控制器的实时温度调整所述待冷却电机控制器的理论流量，得到所述待冷却电机控制器的目标流量；
水泵目标转速计算模块，用于根据所述电机的目标流量，所述待冷却电机控制器的目标流量和所述风扇在预设状态的持续时间，计算所述水泵的目标转速；
水泵转速调整模块，用于将所述水泵的转速调整至所述目标转速。
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