效率估算方法、控制装置及车辆 |
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| 申请号 | CN202410014291.3 | 申请日 | 2024-01-04 | 公开(公告)号 | CN118011120A | 公开(公告)日 | 2024-05-10 |
| 申请人 | 东风汽车集团股份有限公司; | 发明人 | 黄进; 李文灿; 许美坤; 赵海睿; 吴泓霖; | ||||
| 摘要 | 本 申请 提供了一种效率估算方法、控制装置及车辆，效率估算方法包括：在输入目标三相 电流 时，测定 电机 控制器 的实际输出功率，电机控制器包括第一电容和功率模 块 ；根据第一电容的第一运行参数，确定在输入目标 三相电流 时第一电容的电容损耗；根据功率模块中多个 晶圆 和多个反并联 二极管 在不同工作状态下对应的运行参数，确定在输入目标三相电流时功率模块的功率损耗；根据实际输出功率、电容损耗和功率损耗，估算电机控制器的实际效率。能够在不使用台架测试的情况下，根据运行参数确定电容损耗和功率损耗，进而估算电机控制器的实际效率，在提高准确性的同时，也提高了计算效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种效率估算方法，其特征在于，所述方法包括： |
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| 说明书全文 | 效率估算方法、控制装置及车辆技术领域[0001] 本申请涉及车辆技术领域，具体地，涉及一种效率估算方法、控制装置及车辆。 背景技术[0002] 随着节能减排观念的深入，零排放、低污染的新能源汽车得到了快速的发展。永磁同步电机因具有结构简单、效率高、功率密度高和可靠性高的优点而被广泛应用于新能源车辆，作为新能源汽车的动力源。永磁同步电机控制器作为新能源汽车的核心零部件，其效率是电驱动系统的核心指标之一。 [0003] 相关技术中，由于永磁同步电机较为特殊的结构和特性，一般通过台架测试获取永磁同步电机控制器的效率，在优化过程中，往往需要测试人员对永磁同步电机控制器中的器件进行手动更换，再逐一进行台架测试，以使其效率满足指标，不仅费时费力，效率较低，且在人为因素影响下，准确性也难以保证。发明内容 [0004] 本申请主要提供一种效率估算方法、控制装置及车辆，能够在不使用台架测试的情况下，根据运行参数确定电容损耗和功率损耗，进而估算电机控制器的实际效率，在提高准确性的同时，也提高了计算效率。 [0005] 本申请的技术方案是这样实现的： [0006] 第一方面，本申请实施例提供一种效率估算方法，该方法包括： [0008] 根据第一电容的第一运行参数，确定在输入目标三相电流时第一电容的电容损耗。 [0010] 根据实际输出功率、电容损耗和功率损耗，估算电机控制器的实际效率。 [0011] 第二方面，本申请实施例提供一种控制装置，包括： [0012] 功率确定单元，配置为在输入目标三相电流时，测定电机控制器的实际输出功率，电机控制器包括第一电容和功率模块； [0013] 损耗确定单元，配置为根据第一电容的第一运行参数，确定在输入目标三相电流时第一电容的电容损耗； [0014] 损耗确定单元，还配置为根据功率模块中多个晶圆和多个反并联二极管在不同工作状态下对应的运行参数，确定在输入目标三相电流时功率模块的功率损耗； [0015] 效率确定单元，配置为根据实际输出功率、电容损耗和功率损耗，估算电机控制器的实际效率。 [0016] 第三方面，本申请实施例提供一种控制装置，控制装置包括存储器和处理器，其中： [0017] 存储器，用于存储能够在处理器上运行的计算机程序； [0018] 处理器，用于执行存储器中的计算机程序，以实现如第一方面所述的效率估算方法的步骤。 [0019] 第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的效率估算方法的步骤。 [0020] 第五方面，本申请实施例提供一种车辆，包括电机、电机控制器和第三方面或第四方面所述的控制装置，电机控制器分别与电机和控制装置连接； [0021] 电机控制器，用于控制电机转动； [0022] 控制装置，用于执行如第一方面所述的效率估算方法，估算电机控制器的实际效率。 [0023] 本申请提供了一种效率估算方法、控制装置及车辆，在不使用台架测试的情况下，根据运行参数计算确定电容损耗和功率损耗，进而估算得到电机控制器的实际效率。不仅能够快速准确的确定电机控制器的实际效率，避免了使用台架测试所耗费的人力和时间成本，提高了计算效率，减少了设计测试迭代的时间，还能够最大限度的减少人为干预，提高了准确性。附图说明 [0024] 图1为本申请实施例提供的一种效率估算方法的步骤流程示意图一； [0025] 图2为本申请实施例提供的一种效率估算方法的步骤流程示意图二； [0026] 图3为本申请实施例提供的一种效率估算方法的步骤流程示意图三； [0027] 图4为本申请实施例提供的一种效率估算方法的步骤流程示意图四； [0028] 图5为本申请实施例提供的一种效率估算方法的步骤流程示意图五； [0029] 图6为本申请实施例提供的一种效率估算方法的步骤流程示意图六； [0030] 图7为本申请实施例提供的一种控制装置的组成结构示意图； [0032] 图9为本申请实施例提供的一种车辆的组成结构示意图。 具体实施方式[0033] 为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。 [0034] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。 [0035] 在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。 [0036] 还需要指出，本申请实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅是用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。 [0037] 由于日益严峻的能源和环境形势，传统的燃油汽车有被新能源汽车取代的趋势，作为新能源汽车的动力源，永磁同步电机控制器作为新能源汽车核心零部件，其效率是电驱动系统核心指标之一。 [0038] 相关技术中，为确保永磁同步电机控制器的最佳性能和可靠性，在设计和优化过程中，往往需要测试人员多次手动更换永磁同步电机控制器内的器件，再逐一对更换了器件的永磁同步电机控制器进行台架测试，在不断优化设计台架测试过程中，寻找能够使永磁同步电机控制器的效率最高、性能最佳的器件组合。 [0039] 其中，上述台架测试是指在永磁同步电机控制器出厂前，使用特定的测定台架进行的测试，该测定台架可以通过模拟各种运行条件和恶劣环境，检测永磁同步电机控制器的能量转换效率、能量损耗等各种指标，以测定其在不同条件下的功耗和效率。 [0040] 在进行台架测试的过程中，由于测试条件和环境的不同，可能会存在一些干扰因素，如电源、磁场、机械振动等，都可能会对最终测定的效率产生影响。而且，台架测试过程中还需要频繁的校准，以减少来自传感器、电子设备、机械结构、人为操作等的测量误差。 [0041] 因此，通过台架测试来测定永磁同步电机控制器的效率，不仅费时费力，影响项目节点，并且测试结果受环境因素、人为因素的影响较大，带来不可控的误差，影响了效率的准确性。 [0042] 基于上述技术问题，本申请实施例提供了一种效率估算方法，能够在不使用台架测试的情况下，根据运行参数计算确定电容损耗和功率损耗，进而估算得到电机控制器的实际效率。不仅能够快速准确的确定电机控制器的实际效率，避免了使用台架测试所耗费的人力和时间成本，提高了计算效率，减少了设计测试迭代的时间，还能够最大限度的减少人为干预，提高了准确性。 [0043] 下面通过附图及具体实施例对本申请做进一步的详细说明。 [0044] 在本申请的一实施例中，图1为本申请实施例提供的一种效率估算方法的步骤流程示意图一。如图1所示，该方法可以包括如下步骤： [0045] S101，在输入目标三相电流时，测定电机控制器的实际输出功率。 [0046] 其中，电机控制器包括第一电容和功率模块。 [0047] 电机控制器可以是永磁同步电机控制器，包括第一电容和功率模块。其中，第一电容可以是DC‑LINK电容，用于在永磁同步电机控制器的直流端起稳压作用。功率模块可包括多个晶圆和多个反并联二极管，用于控制永磁同步电机的输入电流和转速。 [0048] 目标三相电流也可称为三相交变电流，是由三个频率、振幅都相等而相位互差120度的交变电动势获得的三个交变电流。当三相电动势的相序依次为A(U相)‑B(V相)‑C(W相)时称为正序，反之则称为逆序。在本申请实施例中，目标三相电流的相序具体根据使用需要确定。 [0049] 需要说明的是，目标三相电流输入至永磁同步电机控制器后，经过坐标变换转换成两相旋转的电流值，得到目标三相电流对应的电流分量id、iq。在永磁同步电机的操作手册中，记载了描述该电流分量id、iq与永磁同步电机的扭矩、转速之间对应关系的MAP表。 [0050] 在本申请实施例中，首先可通过台架测定永磁同步电机控制器的实际输出功率Po。在向永磁同步电机和永磁同步电机控制器输入三相电流后，可以根据上述MAP表中的对应关系，确定目标扭矩TL对应的电流分量id、iq，进而可根据电流分量id、iq与三相电流的转换关系，调整三相电流的大小，将输入的电流调整至目标三相电流，使永磁同步电机达到目标扭矩TL和目标转速n这一工况。 [0051] 进一步地，由于永磁同步电机铁损与转速成正比，在较低转速时，示例性地，可以是50rpm，电机铁损可以忽略。因此，可通过台架测定在输入目标三相电流保持不变，也就是电流分量id、iq不变时，较低转速下的台架扭矩TL_50rpm。再利用永磁同步电机控制器的功率计算公式，根据台架扭矩TL_50rpm和转速，得到在输入目标三相电流时，永磁同步电机控制器的实际输出功率Po。 [0052] S102，根据第一电容的第一运行参数，确定在输入目标三相电流时第一电容的电容损耗。 [0053] 如前述，第一电容可以是DC‑LINK电容，由高效能的电介质和金属极板组成，在永磁同步电机控制器中连接直流输入和输出的电路，通过能量储存和滤波平滑输出电压和电流，以减小永磁同步电机控制器中电压和电流的波动。 [0054] 在相关技术中，第一电容的损耗需要通过台架测试确定。在本申请实施例中，可以根据第一电容的第一运行参数，通过公式计算得到第一电容不同工况下，也就是输入的三相电流不同时的电容损耗。 [0055] 为估算永磁同步电机控制器的效率，需首先确定永磁同步电机控制器在同一工况下，也就是输入目标三相电流时的输出和损耗，其中，永磁同步电机控制器的输出为实际输出功率，损耗包括电容损耗和下述功率损耗。 [0056] S103，根据功率模块中多个晶圆和多个反并联二极管在不同工作状态下对应的运行参数，确定在输入目标三相电流时功率模块的功率损耗。 [0057] 功率模块，也可称为绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)模块，包括多个晶圆和多个反并联二极管，其中，晶圆可以是IGBT芯片，且晶圆的数量和反并联二极管可以相等。每一个晶圆和一个反并联二极管可看作一组开关，由多组开关并串联构成功率模块，当直流电通过模块时，通过不同开关组合的快速开断，来改变电流的流出方向和频率。 [0058] 需要说明的是，功率模块的损耗由多个晶圆的损耗和多个反并联二极管的损耗组成。 [0059] 在本申请实施例中，运行参数可以包括功率模块在实际运行中的参数，如目标三相电流的电流值、功率模块的开关频率等，也可以包括功率模块中的器件对应的一些固定参数，可通过查阅器件手册获得。 [0060] 在相关技术中，功率模块的功率损耗也需通过台架测试确定。在本申请实施例中，在输入目标三相电流时，可根据晶圆、反并联二极管处于导通工作状态和处于开关工作状态时的不同运行参数，分别通过公式计算确定晶圆、反并联二极管的损耗，再将晶圆的损耗、反并联二极管的损耗之和，确定为功率模块的功率损耗。 [0061] S104，根据实际输出功率、电容损耗和功率损耗，估算电机控制器的实际效率。 [0062] 在本申请实施例中，估算永磁同步电机控制器的效率η的计算公式如下： [0063] [0064] 其中，Po为永磁同步电机控制器的实际输出功率，Ploss为第一电容的电容损耗与功率损耗之和。 [0065] 可以理解，在更换永磁同步电机控制器的第一电容或功率模块中的器件后，可通过执行上述步骤，快速准确的计算更换器件后的永磁同步电机控制器的功率。 [0066] 本申请实施例提供了一种效率估算方法，在不使用台架测试的情况下，根据运行参数计算确定电容损耗和功率损耗，进而估算得到电机控制器的实际效率。不仅能够快速准确的确定电机控制器的实际效率，避免了使用台架测试所耗费的人力和时间成本，提高了计算效率，减少了设计测试迭代的时间，还能够最大限度的减少人为干预，提高了准确性。 [0067] 在本申请的又一实施例中，图2为本申请实施例提供的一种效率估算方法的步骤流程示意图二。如图2所示，上述步骤S102中，根据第一电容的第一运行参数，确定在输入目标三相电流时第一电容的电容损耗，可以包括如下步骤： [0068] S201，根据目标三相电流和预设电流系数，确定纹波电流值。 [0069] 需要说明的是，根据目标三相电流，可确定目标三相电流的电流峰值Icm。另外，根据多次工程试验可确定，预设电流系数可以是0.62，即流过第一电容的纹波电流值Irms为0.62倍的电流峰值Icm。 [0070] S202，根据第一运行参数，确定第一电容的等效电阻值。 [0071] 其中，第一运行参数包括开关频率、第一电容的电容损耗正切值和电容值。 [0072] 开关频率fsw可以是功率模块的开关频率，具体根据永磁同步电机控制器运行时功率模块的实际开关频率来确定。 [0073] 电容损耗正切值tanδ、电容值C可通过查阅第一电容的器件手册确定。 [0074] 可以理解，第一电容并不是理想电容，可等效于一个电容与一个等效电阻的组合，因此，可根据第一运行参数，通过下述公式计算得到第一电容的等效电阻值RESR： [0075] RESR＝tanδ/(2πfswC) [0077] S203，根据纹波电流值和等效电阻值，确定在输入目标三相电流时第一电容的电容损耗。 [0078] 在本申请实施例中，电容损耗PDC‑LINK计算公式为： [0079] [0080] 由前述步骤，纹波电流值Irms＝0.62Icm，等效电阻值RESR＝tanδ/(2πfswC)。因此，可由下式计算电容损耗PDC‑LINK： [0081] [0082] 本申请实施例提供了一种效率估算方法，通过器件手册和功率模块运行时的开关频率，直接通过公式计算得到第一电容的电容损耗，计算效率更高，也避免了环境因素干扰，保证了计算结果的准确性和可靠性。 [0083] 在本申请的又一实施例中，图3为本申请实施例提供的一种效率估算方法的步骤流程示意图三。如图3所示，上述步骤S103中，根据功率模块中多个晶圆和多个反并联二极管在不同工作状态下对应的运行参数，确定在输入目标三相电流时功率模块的功率损耗，可以包括如下步骤： [0084] S301，根据多个晶圆在不同工作状态下对应的运行参数和目标三相电流，确定多个晶圆的第一损耗。 [0085] 需要说明的是，每一个晶圆的损耗可分为两部分，导通损耗和开关损耗。其中，导通损耗是当晶圆已被导通，且驱动和开关波形已经稳定以后，晶圆处于导通工作状态时的导通损耗；开关损耗是出现在晶圆被驱动，进入一个新的工作状态，驱动和开关波形处于过渡工作状态时的开关损耗。 [0086] 还需要说明的是，晶圆处在不同工作状态时，用于确定其损耗的公式、运行参数可能不同，具体确定过程在下述实施例中进行说明。 [0087] 在本申请实施例中，可以预设每一个晶圆的损耗相同，则在输入目标三相电流时，可根据对应的运行参数、输入的目标三相电流，通过公式计算功率模块中某一个晶圆的在导通工作状态时的导通损耗、在过渡工作状态时开关损耗。进一步地，将该晶圆的导通损耗、开关损耗之和，与功率模块中晶圆的数量相乘，可确定功率模块中多个晶圆的第一损耗。 [0088] S302，根据多个反并联二极管在不同工作状态下对应的运行参数和目标三相电流，确定多个反并联二极管的第二损耗。 [0089] 在本申请实施例中，每一个反并联二极管的损耗也可分为两部分，包括反并联二极管处于导通工作状态时的导通损耗、处于过渡工作状态时的开关损耗。 [0090] 需要说明的是，反并联二极管处于不同工作状态时，用于确定其损耗的公式、运行参数可能不同，具体确定过程在下述实施例中进行说明。 [0091] 在本申请实施例中，可以预设每一个反并联二极管的损耗相同，则在输入目标三相电流时，可根据对应的运行参数、输入的目标三相电流，通过公式计算功率模块中某一个反并联二极管的在导通工作状态时的导通损耗、在过渡工作状态时开关损耗。进一步地，将该反并联二极管的导通损耗、开关损耗之和，与功率模块中反并联二极管的数量相乘，可确定功率模块中多个反并联二极管的第二损耗。 [0092] 晶圆的数量、反并联二极管的数量根据需要确定，在本申请实施例中，以晶圆的数量、反并联二极管的数量均为6个为例进行说明。 [0093] S303，将第一损耗和第二损耗相加，得到功率损耗。 [0094] 如前述实施例，功率模块的损耗由多个晶圆的第一损耗和多个反并联二极管的第二损耗组成，因此，将第一损耗和第二损耗相加，可确定在输入目标三相电流时，功率模块的功率损耗。 [0095] 在一些实施例中，图4为本申请实施例提供的一种效率估算方法的步骤流程示意图四。如图4所示，上述步骤S301中，根据多个晶圆在不同工作状态下对应的运行参数和目标三相电流，确定多个晶圆的第一损耗，可以包括如下步骤： [0096] S401，在多个晶圆处于第一工作状态时，根据第二运行参数、目标三相电流，确定多个晶圆的第一导通损耗。 [0097] 其中，第二运行参数包括额定调制比、额定功率因素角和晶圆的导通压降。 [0098] 在本申请实施例中，首先计算多个晶圆中某一晶圆的导通损耗。以U相上管为例，单个转速周期T0中，U相三相电流在正半周期才流过U相上晶圆，在负半周期流过U相下晶圆或者通过U相上反并联二极管，则该晶圆的导通损耗 计算公式为： [0099] [0100] 其中，T0为单个转速周期，Vce(t)为晶圆的导通压降，ic(t)为三相电流值，σt为占空比。 [0101] 上述单个转速周期T0可根据功率模块运行时具体的转速周期确定。 [0102] 上述晶圆的导通压降Vce(t)可通过查阅晶圆的器件手册确定，通过将该晶圆的器件手册上对应的导通压降曲线进行拟合，得到公式Vce(t)＝VCE0+RCE0ic(t)。其中，VCE0为导通压降拟合曲线与Y轴交点值，RCE0为导通压降拟合曲线与X轴交点值。 [0103] 上述三相电流值可通过公式ic(t)＝Icm sin(ωt)计算确定，其中，Icm为目标三相电流的电流峰值，ω是目标三相电流的角频率，t是时间。 [0104] 根据双极性调制方式，上述占空比 其中，M为额定调制比， 为额定功率因素角，均可通过查阅晶圆的器件手册确定。 [0105] 通过上述过程确定了在晶圆处于导通工作状态时的第二运行参数，包括额定调制比M、额定功率因素角 晶圆的导通压降Vce(t)对应的VCE0、RCE0后，在功率模块包括6路晶圆，且预设每一路晶圆的导通损耗相等的情况下，可根据上述第二运行参数，通过下式计算在输入目标三相电流时，多个晶圆的第一导通损耗 [0106] [0107] S402，在多个晶圆处于第二工作状态时，根据第三运行参数和目标三相电流，确定多个晶圆的第一开关损耗。 [0108] 其中，第三运行参数包括开关频率、实际母线电压、额定母线电压、额定母线电流、晶圆的额定开通损耗和额定关断损耗。 [0109] 在本申请实施例中，首先计算多个晶圆中某一晶圆的开关损耗。以U相上管为例，该晶圆的开关损耗 可由下式计算得到： [0110] [0111] 其中， 为额定工况下晶圆的额定开通损耗， 为额定工况下晶圆的额定关断损耗，均可通过查阅晶圆的器件手册确定。Tsw为功率模块的开关周期，具体根据功率模块的开关频率fsw确定，可根据公式 计算得到。 [0112] 需要说明的是，上述公式计算得到该晶圆的开关损耗 为额定工况下的开关损耗，在实际工况下，即输入目标三相电流时的开关损耗，需要根据实际母线电压Vdc、额定母线电压Vdc_nom、实际母线电流Ic、额定母线电流Ic_nom进行换算来确定。其中，额定母线电压Vdc_nom、额定母线电流Ic_nom可通过查阅晶圆的器件手册确定，实际母线电压Vdc根据输入的实际电压确定，实际母线电流Ic可根据公式 计算得到，Icm为目标三相电流的电流峰值。 [0113] 通过上述过程确定了在晶圆处于过渡工作状态时的第三运行参数，包括开关频率fsw、实际母线电压Vdc、额定母线电压Vdc_nom、额定母线电流Ic_nom、晶圆的额定开通损耗和额定关断损耗 后，在功率模块包括6路晶圆，且预设每一路晶圆的开关损耗相等的情况下，可根据上述第三运行参数，通过下式计算在输入目标三相电流时，多个晶圆的第一开关损耗 [0114] [0115] S403，将第一导通损耗和第一开关损耗相加，得到第一损耗。 [0116] 如前述实施例，晶圆的损耗可分为两部分，导通损耗和开关损耗。因此，将多个晶圆的第一导通损耗、多个晶圆的第一开关损耗相加，可确定功率模块中多个晶圆的第一损耗。 [0117] 在一些实施例中，图5为本申请实施例提供的一种效率估算方法的步骤流程示意图五。如图5所示，上述步骤S302中，根据多个反并联二极管在不同工作状态下对应的运行参数和目标三相电流，确定多个反并联二极管的第二损耗，可以包括如下步骤： [0118] S501，在多个反并联二极管处于第三工作状态时，根据第四运行参数和目标三相电流，确定第二导通损耗。 [0119] 第四运行参数包括额定调制比、额定功率因素角和反并联二极管的导通压降。 [0120] 在本申请实施例中，首先计算多个反并联二极管中某一反并联二极管的导通损耗。以U相下管为例，在上管晶圆关断的情况下，U相电流正半周期流过U相下管反并联二极管，此时，该反并联二极管的导通损耗 可由下式计算得到： [0121] [0122] 其中，T0为单个转速周期，VF(t)为反并联二极管导通压降，ic(t)为三相电流值，σt为占空比。 [0123] 上述单个转速周期T0可根据功率模块运行时具体的转速周期确定。 [0124] 上述反并联二极管导通压降VF(t)可通过查阅反并联二极管的器件手册确定，通过将该反并联二极管的器件手册上对应的导通压降曲线进行拟合，得到公式VF(t)＝VF0+RF0ic(t)，其中，VF0为导通压降拟合曲线与Y轴交点值，RF0为导通压降拟合曲线与X轴交点值。 [0125] 上述三相电流值可通过公式ic(t)＝Icm sin(ωt)计算确定，其中，Icm为目标三相电流的电流峰值，ω是目标三相电流的角频率，t是时间。 [0126] 根据双极性调制方式，上述占空比 其中，M为额定调制比， 为额定功率因素角，均可通过查阅反并联二极管的器件手册确定。 [0127] 通过上述过程确定了在反并联二极管处于导通工作状态时的第四运行参数，包括额定调制比M、额定功率因素角 和反并联二极管的导通压降VF(t)对应的VF0、RF0后，在功率模块包括6路反并联二极管，且预设每一路反并联二极管的导通损耗相等的情况下，可根据上述第四运行参数，通过下式计算在输入目标三相电流时，多个反并联二极管的第二导通损耗 [0128] [0129] S502，在多个反并联二极管处于第四工作状态时，根据第五运行参数和目标三相电流，确定第二开关损耗。 [0130] 第五运行参数包括开关频率、实际母线电压、额定母线电压、额定母线电流和反并联二极管的额定关断损耗。 [0131] 在本申请实施例中，首先计算多个反并联二极管中某一反并联二极管的开关损耗。以U相下管为例，该反并联二极管的开关损耗 可由下式计算得到： [0132] [0133] 其中， 为额定工况下反并联二极管的额定关断损耗，一般开通损耗较小，可以忽略。Tsw为功率模块的开关周期，具体根据功率模块的开关频率fs确定，可根据公式计算得到。 [0134] 需要说明的是，上述公式计算得到该反并联二极管的开关损耗 为额定工况下的开关损耗，在实际工况下，即输入目标三相电流时的开关损耗，需要根据实际母线电压Vdc、额定母线电压Vdc_nom、实际母线电流Ic、额定母线电流Ic_nom进行换算来确定。其中，额定母线电压Vdc_nom、额定母线电流Ic_nom可通过查阅反并联二极管的器件手册确定，实际母线电压Vdc根据输入的实际电压确定，实际母线电流Ic可根据公式计算得到，Icm为目标三相电流的电流峰值。 [0135] 通过上述过程确定了在反并联二极管处于过渡工作状态时的第五运行参数，包括开关频率fsw、实际母线电压Vdc、额定母线电压Vdc_nom、额定母线电流Ic_nom和反并联二极管的额定关断损耗 后，在功率模块包括6路反并联二极管，且预设每一路反并联二极管的开关损耗相等的情况下，可根据上述第五运行参数，通过下式计算在输入目标三相电流时，多个反并联二极管的第二开关损耗 [0136] [0137] S503，将第二导通损耗和第二开关损耗相加，得到第二损耗。 [0138] 如前述实施例，反并联二极管的损耗可分为两部分，导通损耗和开关损耗。因此，将多个反并联二极管的第二导通损耗、多个反并联二极管的第二开关损耗相加，可确定功率模块中多个反并联二极管的第二损耗。 [0139] 本申请实施例提供了一种效率估算方法，根据多个晶圆、多个反并联二极管在不同工作状态下的运行参数，确定多个晶圆的第一损耗、多个反并联二极管的第二损耗，并进一步确定功率模块的功率损耗。无需通过台架测试，直接通过公式计算得到了功率损耗，保证计算精度的同时，提高了计算效率。 [0140] 在本申请的又一实施例中，图6为本申请实施例提供的一种效率估算方法的步骤流程示意图六。如图6所示，上述步骤S101中，在输入目标三相电流时，测定电机控制器的实际输出功率，可以包括如下步骤： [0141] S601，在输入目标三相电流时，测定电机控制器在第一转速下的实际输出扭矩。 [0142] 如前述实施例，在输入目标三相电流时，对应的电流分量id，iq使永磁同步电机处于目标扭矩TL和目标转速n的工况下。 [0143] 保持当前工况下的电流分量id，iq，将转速下降至较低的第一转速，示例性地，第一转速可以是50rpm，记录此时台架的实际输出扭矩TL_50rpm。 [0144] S602，根据实际输出扭矩、当前转速和标定功率系数，确定电机控制器的实际输出功率。 [0145] 需要说明的是，永磁同步电机控制器的输出功率Pe_n可根据公式Pe_n＝Te_nn/9550计算确定，其中，Te_n是电磁扭矩，n是永磁同步电机的转速。因永磁同步电机铁损与转速成正比，第一转速下永磁同步电机的铁损可以忽略，因此，第一转速下的实际输出扭矩TL_50rpm与电磁扭矩Te_50rpm近似相等。而且，根据电磁扭矩公式Te＝P[(Ld‑Lq)idiq+ψiq]可知，电磁扭矩Te_50rpm与转速n无关。所以，可以确定目标转速n下的电磁扭矩Te_n等于第一转速下的电磁扭矩Te_50rpm，也就是说，目标转速n下的电磁扭矩Te_n约等于第一转速下的实际输出扭矩TL_50rpm。 [0146] 因此，永磁同步电机控制器的实际输出功率Po，也可称为电机电磁功率，可通过下式计算得到： [0147] Po＝Te_nn/9550＝Te_50rpmn/9550≈TL_50rpmn/9550 [0148] 其中，Te_n为目标转速n下的电磁扭矩，Te_50rpm为第一转速下的电磁扭矩，TL_50rpm为第一转速下的实际输出扭矩，n为永磁同步电机的当前转速，9550为标定功率系数。 [0149] 本申请实施例提供了一种效率估算方法，通过台架测定了永磁同步电机控制器的实际输出功率。为后续步骤中，通过计算准确得到永磁同步电机控制器的效率提供了依据。 [0150] 在本申请的又一实施例中，效率估算方法还可以包括：通过更换第一电容和/或功率模块，对实际效率进行优化，使优化后的实际效率达到目标效率。 [0151] 如前述实施例，永磁同步电机控制器的实际效率可由下式计算得到： [0152] [0153] 其中，Po、Pe_n为永磁同步电机控制器的实际输出功率，PDC‑LINK电容损耗，为多个晶圆的第一导通损耗， 为多个晶圆的第一开关损耗， 为多个反并联二极管的第二导通损耗， 为多个反并联二极管的第二开关损耗。 [0154] 因此，永磁同步电机控制器的实际效率与其实际输出功率Po、多个晶圆的第一损耗、多个反并联二极管的第二损耗有关。在永磁同步电机控制器的设计和优化过程中，可将晶圆、反并联二极管中的一种或全部替换为其他型号的晶圆、反并联二极管，再通过执行上述步骤，重新计算永磁同步电机控制器的实际效率，从而能够根据实际效率优化器件选型，使实际效率达到预设的目标效率，避免为了提升实际效率，对IGBT模块的影响。 [0155] 本申请实施例提供了一种效率估算方法，在更换第一电容和/或功率模块后，通过上述步骤计算实际效率，提升了优化实际效率的速度，减少了优化设计的迭代时间。 [0156] 在本申请的再一实施例中，图7为本申请实施例提供的一种控制装置的组成结构示意图。如图7所示，控制装置70可以包括： [0157] 功率确定单元701，配置为在输入目标三相电流时，测定电机控制器的实际输出功率，电机控制器包括第一电容和功率模块。 [0158] 损耗确定单元702，配置为根据第一电容的第一运行参数，确定在输入目标三相电流时第一电容的电容损耗。 [0159] 损耗确定单元702，还配置为根据功率模块中多个晶圆和多个反并联二极管在不同工作状态下对应的运行参数，确定在输入目标三相电流时功率模块的功率损耗。 [0160] 效率确定单元703，配置为根据实际输出功率、电容损耗和功率损耗，估算电机控制器的实际效率。 [0161] 损耗确定单元702，还配置为根据目标三相电流和预设电流系数，确定纹波电流值；根据第一运行参数，确定第一电容的等效电阻值，第一运行参数包括开关频率、第一电容的电容损耗正切值和电容值；根据纹波电流值和等效电阻值，确定在输入目标三相电流时第一电容的电容损耗。 [0162] 损耗确定单元702，还配置为根据多个晶圆在不同工作状态下对应的运行参数和目标三相电流，确定多个晶圆的第一损耗；根据多个反并联二极管在不同工作状态下对应的运行参数和目标三相电流，确定多个反并联二极管的第二损耗；将第一损耗和第二损耗相加，得到功率损耗。 [0163] 损耗确定单元702，还配置为在多个晶圆处于第一工作状态时，根据第二运行参数、目标三相电流，确定多个晶圆的第一导通损耗，第二运行参数包括额定调制比、额定功率因素角和晶圆的导通压降；在多个晶圆处于第二工作状态时，根据第三运行参数和目标三相电流，确定多个晶圆的第一开关损耗，第三运行参数包括开关频率、实际母线电压、额定母线电压、额定母线电流、晶圆的额定开通损耗和额定关断损耗；将第一导通损耗和第一开关损耗相加，得到第一损耗。 [0164] 损耗确定单元702，还配置为在多个反并联二极管处于第三工作状态时，根据第四运行参数和目标三相电流，确定第二导通损耗，第四运行参数包括额定调制比、额定功率因素角和反并联二极管的导通压降；在多个反并联二极管处于第四工作状态时，根据第五运行参数和目标三相电流，确定第二开关损耗，第五运行参数包括开关频率、实际母线电压、额定母线电压、额定母线电流和反并联二极管的额定关断损耗；将第二导通损耗和第二开关损耗相加，得到第二损耗。 [0165] 效率确定单元703，配置为在输入目标三相电流时，测定电机控制器在第一转速下的实际输出扭矩；根据实际输出扭矩、当前转速和标定功率系数，确定电机控制器的实际输出功率。 [0166] 效率确定单元703，配置为通过更换第一电容和/或功率模块，对实际效率进行优化，使优化后的实际效率达到目标效率。 [0167] 可以理解地，在本实施例中，“单元”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等，当然也可以是模块，还可以是非模块化的。而且在本实施例中的各组成部分可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。 [0168] 所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，本实施例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全部或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)或processor(处理器)执行本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(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。 [0169] 因此，本实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现前述实施例中任一项所述的方法的步骤。 [0170] 在一些实施例中，图8为本申请实施例提供的一种控制装置的硬件结构示意图。如图8所示，控制装置70可以包括：通信接口704、存储器705和处理器706；各个组件通过总线系统707耦合在一起。可理解，总线系统707用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统707除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图8中将各种总线都标为总线系统707。其中： [0171] 通信接口704，用于在与供电设备之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送； [0172] 存储器705，用于存储能够在处理器706上运行的计算机程序； [0173] 处理器706，用于在运行所述计算机程序时，执行： [0174] 在输入目标三相电流时，测定电机控制器的实际输出功率，电机控制器包括第一电容和功率模块； [0175] 根据第一电容的第一运行参数，确定在输入目标三相电流时第一电容的电容损耗； [0176] 根据功率模块中多个晶圆和多个反并联二极管在不同工作状态下对应的运行参数，确定在输入目标三相电流时功率模块的功率损耗； [0177] 根据实际输出功率、电容损耗和功率损耗，估算电机控制器的实际效率。 [0178] 可以理解，本申请实施例中的存储器705可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read‑Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data Rate SDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步链动态随机存取存储器(Synchronous link DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(Direct Rambus RAM，DRRAM)。本文描述的系统和方法的存储器705旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。 [0179] 而处理器706可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器706中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器706可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器705，处理器706读取存储器705中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。 [0180] 可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(Programmable Logic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field‑Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。 [0182] 可选地，作为另一个实施例，处理器706还配置为在运行所述计算机程序时，执行前述实施例中任一项所述的方法的步骤。 [0183] 在本申请的又一实施例中，图9为本申请实施例提供的一种车辆的组成结构示意图。如图9所示，该车辆90包括电机901、电机控制器902和前述控制装置70，电机控制器902分别与电机901和控制装置70连接。 [0184] 电机控制器902，用于控制电机901转动。 [0185] 电机901可以是永磁同步电机，电机控制器902可以是用于控制电机901的运动状态的永磁同步电机控制器。 [0186] 需要说明的是，电机控制器902接收到输入的指令后，分析指令并将其转化为电信号，然后将信号传递给电机901，以控制电机901的转动速度和方向。 [0187] 控制装置70，用于执行前述实施例中的效率估算方法，估算电机控制器902的实际效率。 [0188] 在本申请实施例中，控制装置70执行前述效率估算方法，可以包括如下处理流程： [0189] 步骤1、获取电机控制器输出功率Po(即电机电磁功率)，可以包括如下步骤： [0190] 第一步、根据电机标定获取目标扭矩TL和目标转速n下的扭矩map表的电流分量id，iq。 [0191] 第二步、保持当前工况下的电流分量id，iq，将转速下降至较低的第一转速(例如50rpm)，记录此时台架的实际输出扭矩TL_50rpm。因永磁同步电机铁损与转速成正比，较低转速(例如50rpm)下电机铁损可以忽略，此转速下实际输出扭矩TL_50rpm与电磁扭矩Te_50rpm近似相等；根据电磁扭矩公式Te＝P[(Ld‑Lq)idiq+ψiq]得出电磁扭矩与转速n无关，导致目标转速n下电磁扭矩Te_n等于较低转速下电磁扭矩Te_50rpm。故电机控制器实际输出功率Po(即电机电磁功率)计算公式如下： [0192] Pe_n＝Te_nn/9550＝Te_50rpmn/9550≈TL_50rpmn/9550 [0193] 步骤2、根据手册计算第一电容，即DC‑LINK电容的电容损耗：损耗计算公式为其中Irms为流过电容的纹波电流值，根据工程经验，取0.62倍的三相电流有效值。RESR为串联等效电阻，根据金属薄膜电容损耗正切角定义得等效电阻值RESR＝tanδ/(2πfswC)。故DC‑LINK电容的电容损耗PDC‑LINK的计算公式如下所示，其中Icm为三相电流峰值，tanδ为DC‑LINK电容损耗正切值，fsw为开关频率，C为DC‑LINK电容值。 [0194] [0195] 步骤3、根据器件手册计算多个晶圆，即多个IGBT芯片的第一损耗，包括第一导通损耗和第一开关损耗。第一导通损耗以U相上管为例，单个转速周期T0中，U相三相电流在正半周期才流过U相上IGBT芯片，在负半周期流过U相下IGBT芯片或者通过U相上反并联二极管，则第一导通损耗 计算公式为 其中T0为单个转速周期。Vce(t)为IGBT芯片的导通压降，将器件手册中IGBT芯片的导通压降曲线拟合，Vce(t)＝VCE0+RCE0ic(t)，VCE0为导通压降拟合曲线与Y轴交点值，RCE0为导通压降拟合曲线与X轴交点值，三相电流ic(t)＝Icm sin(ωt)，σt为占空比，根据双极性调制方式M为调制比， 为功率因素角。则6路IGBT芯片的第一导 通损耗为： [0196] [0197] 第一开关损耗以U相上管为例，单个开关周期Tsw的开关损耗定义为其中 为开通损耗， 为 关断损耗。目前手册上只有额定工况下的开通关断损耗，需要与实际工况换算，则6路IGBT芯片的第一开关损耗可根据下式确定。 [0198] [0200] 步骤4、根据器件手册计算多个反并联二极管的第二损耗，包括第二导通损耗和第二开关损耗。第二导通损耗以U相下管为例，在上管IGBT关断的情况下，U相电流正半周期流过U相下管反并联二极管，则第二导通损耗计算公式为 其中T0为单个转速周期。VF(t)为反并联二极管导通压降，将器件手册中反并联二极管导通压降曲线拟合，VF(t)＝VF0+RF0ic(t)，VF0为导通压降拟合曲线与Y轴交点值，RF0为导通压降拟合曲线与X轴交点值，三相电流ic(t)＝Icm sin(ωt)，σt为占空比，根据双极性调制方式M为调制比， 为功率因素角。则6路反并联二极管第二 导通损耗为： [0201] [0202] 第二开关损耗以U相下管为例，单个开关周期Tsw的开关损耗定义为其中 为关断损耗，一般开通损耗较小，可以忽略。目前手 册上只有额定工况下的关断损耗，需要与实际工况换算，则6路IGBT第二开关损耗可根据下式计算确定，其中集电极电流用单个转速周期平均电流计算 [0203] [0204] 步骤5、计算电机控制器的实际效率如下式，通过设计初期优化器件选型，降低IGBT开关频率，确保预估出的电机控制器的实际效率达到设计指标。 [0205] [0206] 本申请实施例提供了一种车辆，在设计初期采用电机控制器各子零件平均损耗计算公式，电磁功率和机械功率换算方法，估算不同工况下的驱动电机控制器效率，通过设计初期优化器件选型，调整IGBT模块的开关频率，减少设计测试迭代的时间。另外，无硬件成本，纯软件计算确定电机控制器的实际效率，降低设计优化的成本。 [0208] 本申请实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述方法实施例提供的效率估算方法中的步骤。 [0209] 应理解，以上存储介质和设备实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本申请存储介质、存储介质和设备实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述而理解。 [0210] 应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”或“一些实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”或“在一些实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，本文不再赘述。 [0211] 还需要说明的是，在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。 [0212] 上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。 [0213] 本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。 [0214] 本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。 [0215] 本申请所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。 [0216] 以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。 |
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