CN111806237B - 电动汽车用多驱动电机系统整体温度获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车用多驱动电机系统整体温度获取方法，其特征在于包括以下步骤：采样获得某时刻的单系统的内部温度量的温度值；根据该温度值及其对应的分布函数得到该时刻的内部温度量的折算温度值；根据该时刻的折算温度值以及对应的单系统计算模型函数获得该时刻的该单个系统的整体温度值；根据该时刻的所有单系统的整体温度值和整体系统计算模型函数获得该时刻的多驱动电机系统的综合整体温度值。本发明使得车载仪表(或多媒体屏)能实时同步显示所有车载电机系统或动力域控制器的整体温度变化趋势及状态。

Description

电动汽车用多驱动电机系统整体温度获取方法

技术领域

本发明涉及电机系统技术领域，具体涉及一种电动汽车用 多驱动电机系统整体温度获取方法。

背景技术

温度是电机系统的一个重要监测指标，特别是在电动汽车 的驱动电机系统中。电机系统温度的变化直接影响到电机系统 性能输出表现，电机系统短时过温会导致电机系统性能输出受 限，长时过温会导致电机系统发生不可逆的性能衰减，例如永 磁电机出现退磁问题，绕组出现绝缘失效问题等。过温故障不 同于电机系统其他内部故障，当车辆量产后，该故障是否发生 主要受外部因素影响；因此非常有必要在车辆仪表(或多媒体 屏)上设置电机系统的温度显示，直观的向驾驶员反馈系统温 度的变化趋势、正常与否以及异常时的严重程度。

由于电机系统内部各个部件的工作特性不同，温度特性也 不同，导致目前系统内有很多温度量，比如定子温度、转子温 度、轴承温度、接插件温度、母线电容温度、IGBT温度、电 源温度等等。车载驱动电机系统的搭载形式也有纯电单电机系 统，纯电前后双电机系统，混动双电机系统，分布式的轮边电 机系统，分布式轮毂电机系统等多种数量组合。随着电动汽车 电气化水平的不断深入发展，驱动电机系统内部的温度量数量 会越来越多，整车搭载的驱动电机系统数量也在不断增加。

由于车载仪表(或多媒体屏)的实际显示空间受限，很难 将多个电机系统的所有内部温度量都进行仪表(或多媒体屏) 显示；即使能勉强在仪表上显示，也会由于温度量过多导致驾 驶员理解混乱，违反仪表显示设计思路。

目前市面上在售的电动车型中，有如下几种应对措施：1. 绝大部分车型均只有一个电机故障灯，只表征电机是否有故 障，无专用温度显示；2.少数几款车型上单独设置了一个电机 过温故障灯，只能通过灯色表征是否过温；不对电机控制器(或 动力域控制器)在内的电机系统进行过温报警，也不能显示多 电机系统状态，更不能显示系统温度整体变化趋势；3.极个别 车型中，仪表增设了电机温度显示，但均以单个温度量(常采 用定子温度)进行仪表显示来表征电机本体温度状态。目前还 没有任何一款车型从电机系统层面、从多电机系统层面进行整 体温度趋势显示。

随着车载电机系统数量以及电机系统内部温度量的不断 增多，以上的常规显示方案越来越不能应对电机系统温度显示 的这种需求。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷电动汽车用多驱 动电机系统整体温度获取方法，使得车载仪表(或多媒体屏) 能实时同步显示所有车载电机系统或动力域控制器的整体温 度变化趋势及状态。

本发明提供了一种电动汽车用多驱动电机系统整体温度 获取方法，其特征在于包括以下步骤：

采样获得某时刻的单系统的内部温度量的温度值；根据该 温度值及其对应的分布函数得到该时刻的内部温度量的折算温度 值；根据该时刻的折算温度值以及对应的单系统计算模型函数(即 整体温度信号计算模型，模型输入是折算后的引擎内部的各个温度。模型输出就是这个引擎的整体温度)获得该时刻的该单个系统 的整体温度值；根据该时刻的所有单系统的整体温度值和整体系统 计算模型函数(即整体温度信号计算模型，模型输入是各个引擎的 整体温度。模型输出是该车型所有引擎的综合整体温度)获得该时刻的多驱动电机系统的综合整体温度值。

其中，内部温度量指各系统内部的的各个温度；温度值指 内部温度量这个参数在不同时刻对应的取值；折算温度指内部 温度量经过量程转换后得到的新的值；整体温度表示单个系统 的整体变化温度量；综合整体温度表示该车型上所有系统的整 体变化温度量；信号计算模型用于计算整体温度以及综合整体 温度的计算公式，通过该模型可以从单个系统的所有内部温度 得出其的整体温度，可以从各个系统的整体温度得出该车型所 有系统的一个综合整体温度。

电动车里面的驱动电机系统可以简单的理解为传统燃油 车里面的引擎(发动机)。

在电动汽车上，一个车上可能有多个引擎，一个引擎里面 有很多个温度。本发明通过模型，创建一个新的温度量，该温 度量来表示该车型上所有引擎所有温度的总体变化，并在仪表 上显示给司机。所述的系统指的是引擎系统。本发明为每个引 擎创建了一个新的温度量，温度量的值通过模型计算，用于表 示单个引擎的整体温度变化

然后，为所有引擎创建了一个总得温度量来表示这些引擎 的总体温度变化。通过同样的模型计算(模型相同，自变量和 因变量变了)。

上述技术方案中，还包括以下步骤：实时向仪表主界面和 多媒体屏上传当下时刻各个单系统的整体温度值和多驱动电 机系统的综合整体温度值。

上述技术方案中，仪表主页面显示各个单系统的整体温度 值，多媒体屏显示多驱动电机系统的综合整体温度值。

上述技术方案中，通过实时采集大量实际测试数据，得到 各个单系统内部温度量的全生命周期内的温度点分布，并根据 各温度量实际工作特性以及所搭载车型的散热策略，经大数据 分析统计出各温度量在设定取值区间内的概率分布函数，使得 所有温度量归一化到同一取值范围的无量纲量，即[0,1]或[0,100％]。

本发明把采集到的大量的数据，按照统计，横轴是具体温 度值，纵轴是各个温度值出现的次数。据此可以得出分布曲线， 也就是各个温度值在整个温度范围内出现的概率，也就是概率 分布函数。整个过程是一个很常规的操作。通过这个操作，就 可以把不同有效范围的温度量都转换到[0,1]这个统一范围内。 便于后面的模型计算。

上述技术方案中，比较单系统内部温度量的实时温度值所 对应的概率分布函数值，并分区间根据整体温度信号计算模型 得到一个总体的概率分布函数值，作为该单系统的实时的整体 温度值。

上述技术方案中，根据整体温度信号计算模型将取值区间 分为正常温度区域、高温区域(报警区域、降额区域、关断区 域)、低温区域(报警区域、降额区域、关断区域)以分别进 行处理；并根据置信水平的典型值和车载设备常用故障分级制 度，选取若干个概率分布函数值，统一作为电机系统内部各温 度量归一化后的折算温度量、以及系统整体温度量的预警阈 值，预警阈值包括报警阈值，降额阈值，关断阈值；报警阈值 内区域即为正常温度区域。其中正常温度区域采用均值计算方 法、特定非低温区域采用最大值计算方法、特定非高温区域采 用最小值计算方法。

上述技术方案中，整体温度信号计算模型Y_i＝f(X_i1′，......，X_ij′，......，X_in′)，将温度量Xij分别按照正常温度区域、 高温区域、低温区域三个区域进行单系统的整体温度Y_i计算过程包 括以下步骤：

当单电机系统内部温度量X_ij在t时刻的折算温度值X_ij-t’均 在正常温度区域时，系统在t时刻的整体温度值计算为

当单电机系统内部温度量X_ij在t时刻的折算温度值X_ij-t’均 不在低温区域，部分或全部在高温区域时，单电机系统在t时刻的 整体温度值计算为:

当单电机系统内部温度量X_ij在t时刻的折算温度值X_ij-t’均 不在高温区域，部分或全部在低温区域时，单电机系统在t时刻的 整体温度值计算为:

当单电机系统内部温度量X_ij在t时刻的折算温度值X_ij-t’部 分在高温区域，部分在低温区域时，表明部分温度值X_ij-t’错误, 此时单电机系统在t时刻的整体温度值设置为默认值:

Y_i-t＝50％.

上述技术方案中，整体温度计算模型 Z＝f(Y₁，......，Y_i，......，Y_m)，计算多电机系统的综合整体温度Z 包括以下步骤：

当单电机系统整体温度量Y_i在t时刻的值Y_i-t均在正常温 度区域时，多电机系统在t时刻的综合整体温度值计算为:

当单电机系统整体温度量Y_i在t时刻的值Y_i-t均不在低温 区域，部分或全部在高温区域时，多电机系统在t时刻的综合 整体温度值计算为:

当单电机系统整体温度量Y_i在t时刻的值Y_i-t均不在高温 区域，部分或全部在低温区域时，多电机系统在t时刻的整体 温度值计算为:

当单电机系统整体温度量Y_i在t时刻的值Y_i-t部分在高温 区域，部分在低温区域时，表明部分温度值Y_i-t出错,此时多 电机系统在t时刻的整体温度值设置为默认值

Z_t＝50％。

本发明通过把多个电机系统作为一个集合，整合各个单电 机系统整体温度，得到的多电机系统的综合整体温度值在仪表 主界面进行显示，即为仪表主界面显示设计方法。按照各个驱 动电机系统在车型中的实际空间布置，在仪表副界面(或多媒 体屏)中依据二维相对位置分布式显示各个单电机系统的整体 温度，即为仪表副界面(或多媒体屏)显示设计方法。此两种 显示方法均可以以数值和图示化(进度条、颜色变换等)相融 合的方式进行温度趋势显示；若系统内某一个内部温度量最先 达到某一级预警值，则电机系统整体温度将通过仪表(或多媒 体屏)直接进行相应的警告告示

本发明提出了在车载仪表(主界面、副界面或多媒体屏) 上设置驱动电机系统的温度显示方案；不仅从系统层面解决了 单驱动电机系统的车载显示，而且也解决了多驱动电机系统的 整体温度显示。本发明同时提出了给各个单驱动电机系统单独 设置一个整体温度量的设计思路；不仅解决了度量该电机系统 整体温度变化趋势的问题，也解决了多电机系统整体温度度量 的问题。本发明提供了采用概率分布函数对电机系统内部所有 温度量进行归一化处理的方法；不仅很好的解决了各温度量取 值范围不同的问题，而且提供了一个更实用且合理可靠的设计 温度量预警阈值的思路。

附图说明

图1为单/多电机系统整体温度计算流程图；

图2为单/多电机系统整体温度计算模型；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说 明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1所示，本发明提供了一种电动汽车用多驱动电机系 统整体温度获取方法。所述电动车型共搭载m个独立的单 驱动电机系统，分别记为S₁，S₂，......，S_i，......，S_m，该多驱动电 机系统的综合整体温度量记为Z；其中单驱动电机系统S_i的整 体温度量记为Y_i，该单驱动电机系统有n个内部温度量，分别 记为X_i1，X_i2，......，X_ij，......，X_in；通过对各驱动电机系统实测温度 数据进行大数据分析处理，得到电机系统S_i内各温度量对应 的概率分布函数分别为f(X_i1)，f(X_i2)，......，f(X_ij)，......，f(X_in),以及 得到的对应的折算温度量为X_i1′X_i2′，......，X_ij′，......X_in′。

各信号特征如下：

所述的多电机系统综合整体温度Z、单电机系统整体温度 量Y_i、以及内部折算温度量X_i1′X_i2′，......，X_ij′，......X_in′的取值范 围均为[0,100％](或[0,1])。按照车载仪表显示惯例，将该整 体温度量的取值范围按照三级阈值预警显示(报警故障，降额 故障，关断故障等三级故障等级)进行划分；据此把该信号取 值范围划分为一个正常温度区域，三个高温区域、三个低温区 域，共计七个不同的置信区间。若取置信水平的典型值90％，95％，99％作为区域间的判断阈值，则可示例划分如下；相关 部件可据此作为保护的判断条件。

本发明通过图1步骤实现：

Step1，车辆上电后，车载各驱动电机系统 S₁，S₂，......，S_i，......，S_m先后完成上电，并完成程序初始化。

Step2，驱动电机系统S_i通过对各传感器采样，得到该电 机系统内所有内部温度量X_i1，X_i2，......，X_ij，......，X_in在t时刻的温 度值X_i1-t，X_i2-t，......，X_ij-t，......，X_in-t。

Step3，根据该系统内部各温度量X_i1，X_i2，......，X_ij，......，X_in对 应分布函数f(X_i1)，f(X_i2)，......，f(X_ij)，......，f(X_in)，结合这些温度 量在t时刻的温度值X_i1-t，X_i2-t，......，X_ij-t，......，X_in-t，通过公式 X_ij′＝f(X_ij)，即可以得到该时刻温度值X_ij-t对应的折算温度值 X_ij-t’。

Step4，根据图2中的整体温度计算模型 Y_i＝f(X_i1′，......，X_ij′，......，X_in′)，温度量X_ij分别按照正常温度区 域、高温区域、低温区域等三个区域进行单电机系统的整体温 度Yi计算如下：

Option4.1，当单电机系统内部温度量X_ij在t时刻的折算温度 值X_ij-t’均在正常温度区域时，系统在t时刻的整体温度值计算为

Option4.2,当单电机系统内部温度量X_ij在t时刻的折算温度 值X_ij-t’均不在低温区域，部分或全部在高温区域时，单电机系统 在t时刻的整体温度值计算为:

Option4.3，当单电机系统内部温度量X_ij在t时刻的折算温度 值X_ij-t’均不在高温区域，部分或全部在低温区域时，单电机系统 在t时刻的整体温度值计算为:

Option4.4，当单电机系统内部温度量X_ij在t时刻的折算温度 值X_ij-t’部分在高温区域，部分在低温区域时，表明部分温度值 X_ij-t’错误,此时单电机系统在t时刻的整体温度值设置为默认 值:

γ_i-t＝50％.。

Step5，同理，根据整体温度计算模型 Z＝f(Y₁，......，Y_i，......，Y_m)，计算多电机系统的综合整体温度Z 包括以下步骤：

Option5.1,当单电机系统整体温度量Y_i在t时刻的值Y_i-t 均在正常温度区域时，多电机系统在t时刻的综合整体温度值 计算为:

Option5.2，当单电机系统整体温度量Y_i在t时刻的值Y_i-t 均不在低温区域，部分或全部在高温区域时，多电机系统在t 时刻的综合整体温度值计算为:

Option5.3，当单电机系统整体温度量Y_i在t时刻的值Y_i-t 均不在高温区域，部分或全部在低温区域时，多电机系统在t 时刻的整体温度值计算为:

Option5.4，当单电机系统整体温度量Y_i在t时刻的值Y_i-t 部分在高温区域，部分在低温区域时，表明部分温度值Y_i-t 出错,此时多电机系统在t时刻的整体温度值设置为默认值

Z_t＝50％。

Step6,通过总线向仪表和多媒体屏上传t时刻的各个单电 机系统的整体温度值Y_i-t和多电机系统的综合整体温度值Z-t。

Step7,在仪表主界面直接显示多电机系统的综合整体温度 值Z-t；在仪表副界面或多媒体屏上分布式显示各个单电机系 统的整体温度值Y_i-t，并进行图示化显示；两种显示方案中， 各个整体温度值均可以以数值和图示化相融合的方式进行温 度趋势显示。

经过以上7个步骤，就可以很直观的在仪表或多媒体屏上 查看当前驱动电机系统的温度变化信息，包括温度是升高或是 回落，是正常温度或是异常温度、以及温度异常的严重程度等 信息，让驾驶员对驱动系统的温度状态了解更直观。异常前提 前预警，不突兀，也达到了降低温度突变对驾驶员视觉冲击的 目的。目前车上显示温度的地方有三个：一个是在主仪表界面 (也就是传统车上在仪表面板上能看到的各种灯)；一种是副 仪表界面(目前仪表是带操作系统的，有多个界面，可以通过 按键或触摸调用出来)；最后一个是多媒体屏幕，也就是中控 台上的大面板，这里面可以显示详细的信息。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员 公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种电动汽车用多驱动电机系统整体温度获取方法，其特征在于包括以下步骤：

采样获得某时刻的单系统的内部温度量的温度值；根据该温度值及其对应的分布函数得到该时刻的内部温度量的折算温度值；根据该时刻的折算温度值以及对应的整体温度信号计算模型获得该时刻的该单系统的整体温度值；根据该时刻的所有单系统的整体温度值和整体温度信号计算模型获得该时刻的多驱动电机系统的综合整体温度值；

其中，内部温度量指各单系统内部的各个温度；温度值指内部温度量这个参数在不同时刻对应的取值；折算温度指内部温度量经过量程转换后得到的新的值；整体温度表示单系统的整体变化温度量；综合整体温度表示电动汽车上所有单系统的整体变化温度量；信号计算模型用于计算整体温度以及综合整体温度的计算公式，通过该模型从单系统的所有内部温度得出其的整体温度，从各个单系统的整体温度得出该电动汽车所有单系统的一个综合整体温度。

2.根据权利要求1所述的电动汽车用多驱动电机系统整体温度获取方法，其特征在于还包括以下步骤：实时向仪表主界面和多媒体屏上传当下时刻各个单系统的整体温度值和多驱动电机系统的综合整体温度值。

3.根据权利要求2所述的电动汽车用多驱动电机系统整体温度获取方法，其特征在于仪表主页面显示各个单系统的整体温度值，多媒体屏显示多驱动电机系统的综合整体温度值。

4.根据权利要求1所述的电动汽车用多驱动电机系统整体温度获取方法，其特征在于通过实时采集大量实际测试数据，得到各个单系统内部温度量的全生命周期内的温度点分布，并根据各温度量实际工作特性以及所搭载车型的散热策略，经大数据分析统计出各温度量在设定取值区间内的概率分布函数，使得所有温度量归一化到同一取值范围的无量纲量。

5.根据权利要求4所述的电动汽车用多驱动电机系统整体温度获取方法，其特征在于比较单系统内部温度量的实时温度值所对应的概率分布函数值，并分区间根据整体温度信号计算模型得到一个总体的概率分布函数值，作为该单系统的实时的整体温度值。

6.根据权利要求5所述的电动汽车用多驱动电机系统整体温度获取方法，其特征在于根据整体温度信号计算模型将取值区间分为低温区域、正常温度区域、高温区域以分别进行处理；并根据置信水平的典型值和车载设备常用故障分级制度，选取若干个概率分布函数值，统一作为电机系统内部各温度量归一化后的折算温度量、以及系统整体温度量的预警阈值，预警阈值包括报警阈值，降额阈值，关断阈值；报警阈值内区域即为正常温度区域。

7.根据权利要求6所述的电动汽车用多驱动电机系统整体温度获取方法，其特征在于

整体温度信号计算模型

，将温度量X_ij分别按照正常温度区域、高温区域、低温区域三个区域进行单系统的整体温度Y_i计算过程包括以下步骤：

当单系统内部温度量X_ij在t时刻的折算温度值X_ij-t’均在正常温度区域时，系统在t时刻的整体温度值计算为

;

当单系统内部温度量X_ij在t时刻的折算温度值X_ij-t’均不在低温区域，部分或全部在高温区域时，单系统在t时刻的整体温度值计算为:

;

当单系统内部温度量X_ij在t时刻的折算温度值X_ij-t’均不在高温区域，部分或全部在低温区域时，单系统在t时刻的整体温度值计算为:

;

当单系统内部温度量X_ij在t时刻的折算温度值X_ij-t’部分在高温区域，部分在低温区域时，表明部分温度值X_ij-t’错误, 此时单系统在t时刻的整体温度值设置为默认值:

；

其中，m表示电动汽车共搭载的独立的单驱动电机系统数量，n表示单驱动电机系统存在的内部温度量数量；i表示电动汽车搭载的第i个独立的单驱动电机系统,i=1,2,3,...,m；j表示单驱动电机系统存在的第j个温度量，j=1,2,3,...,n。

8.根据权利要求7所述的电动汽车用多驱动电机系统整体温度获取方法，其特征在于整体温度计算模型

，计算多电机系统的综合整体温度Z包括以下步骤：

当单系统整体温度量Y_i在t时刻的值Y_i-t均在正常温度区域时，多电机系统在t时刻的综合整体温度值计算为:

;

当单系统整体温度量Y_i在t时刻的值Y_i-t均不在低温区域，部分或全部在高温区域时，多电机系统在t时刻的综合整体温度值计算为:

;

当单系统整体温度量Y_i在t时刻的值Y_i-t均不在高温区域，部分或全部在低温区域时，多电机系统在t时刻的整体温度值计算为:

;

当单系统整体温度量Y_i在t时刻的值Y_i-t部分在高温区域，部分在低温区域时，表明部分温度值Y_i-t出错, 此时多电机系统在t时刻的整体温度值设置为默认值

。

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