CN112857835B - 一种车载电机控制器热循环耐久试验装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载电机控制器热循环耐久试验装置及其控制方法，装置包括循环液制冷设备、循环液制热设备、温箱、多个位于温箱内的电机控制器以及进箱管道和出箱管道；所述循环液制冷设备出液口、循环液制热设备出液口通过进箱管道合并后通入温箱内，所述进箱管道在温箱内分成多个并联的混合支管，各电机控制器设置于各混合支管上，出箱管道将所有混合支管合并通向温箱外后分成并联的两路，分别通向循环液制冷设备进液口、循环液制热设备进液口；所述进箱管道上设有第一水泵、第二水泵以及控制各循环液流量的第一控制结构，所述出箱管道上设有第二控制结构。该装置在温箱内设多个混合支管与各电机控制器配合，省时高效同时减小了试样间的误差。

Description

一种车载电机控制器热循环耐久试验装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车电子电器测试，具体地指一种车载电机控制器热循环耐久试验装置及其控制方法。

背景技术

电机控制器是新能源汽车的关键部件之一，根据驾驶员动作指令，控制电机驱动车辆或进行能量回收，实现电能与机械能之间的相互转换，此外电机控制器还具有系统保护和故障诊断等功能。

新能源车用电机控制器工作环境恶劣，承受相当大的环境温差，需要适应环境温度的剧烈变化，以混合动力汽车为例，动力系统机舱温度变化率最高可达20℃/min。电机控制器的印刷电路与电子元器件引脚的热膨胀系数受环境温度变化的影响，可能导致电路焊点开裂脱落、电子元器件功能失效等风险，进而导致车辆失控等危险情况发生。因此，车用控制器的热循环耐久试验是设计开发过程中必不可少的重要环节。

按现有的行业标准规定，控制器在温度交变的环境中按一定的工况循环工作一定次数，试验过程中以及试验结束后，控制器样件结构、电气等特性不发生改变。如图1，标准规定了在一个完整的试验循环周期中，试验环境温度变化曲线和样件负载变化曲线，并且规定了控制器试验样件数量不得少于2台，循环次数700次。

目前已有的相关试验标准只规定了试验准则和要求，并未对试验环境装置、具体试验方法做出约束。通常的，电机控制器置于温箱中并按试验标准规定的工况和时长循环工作，温箱环境温度按试验标准的要求循环交变，达到热循环耐久试验的目的。

而在具体的热循环耐久试验过程中，由于控制器内部有流量一定的循环液流动，当温箱温度按标准要求升温或降温时，循环液即使可以选择冷质或热质，但由于其流量无法调节将导致在升温(或降温)终止时刻前控制器与温箱温度难以保持一致。而且现有的试验装置仅能测试单台控制器，多台控制器需要重复试验，费时费力，况且多次试验难以保证试验条件完全一致，增大了试验误差。

申请号为CN104345728A的中国发明专利公开了一种驱动电机控制器热循环耐久性测试装置，申请号为CN 208636059 U的中国实用新型专利公开了一种冷热循环强化试验装置，申请号为CN102886284A的中国发明专利公开了一种高低温常压热循环试验装置，以上现有技术均无法控制循环液流量且可使多台控制器同时试验，难以满足控制器样件与温箱同步变化。

因此，需要开发出一种结构简单、操作方便、适用于多台控制器且循环液流量可控制的车载电机控制器热循环耐久试验装置及其控制方法。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种结构简单、操作方便、适用于多台控制器且可控制循环液流量的车载电机控制器热循环耐久试验装置及其控制方法。

本发明的技术方案为：一种车载电机控制器热循环耐久试验装置，其特征在于，包括循环液制冷设备、循环液制热设备、温箱、多个位于温箱内的电机控制器以及进箱管道和出箱管道；

所述循环液制冷设备出液口、循环液制热设备出液口通过进箱管道合并后通入温箱内，所述进箱管道在温箱内分成多个并联的混合支管，各电机控制器设置于各混合支管上，所述出箱管道将所有混合支管合并通向温箱外后分成并联的两路，分别通向循环液制冷设备进液口、循环液制热设备进液口；

所述进箱管道上设有可使循环液制冷设备、循环液制热设备分别流出循环液的第一水泵、第二水泵以及控制各循环液流量的第一控制结构，所述出箱管道上设有控制循环液仅流入循环液制冷设备或循环液制热设备的第二控制结构。

优选的，各所述混合支管上设有流量计以及用于监测电机控制器前后温差的前温度传感器、后温度传感器。

优选的，所述进箱管道包括从循环液制冷设备出液口引出的第一管道、从循环液制热设备出液口引出的第二管道，以及将第一管道、第二管道合并的总进箱管道，所述第一水泵、第二水泵分别位于第一管道、第二管道上。

进一步的，所述出箱管道包括将所有混合支管合并的总出箱管道，以及总出箱管道在温箱外分成的并联的第三管道、第四管道，所述第三管道通向循环液制冷设备进液口，所述第四管道通向循环液制热设备进液口。

进一步的，所述第一控制结构包括第一管道上设置于第一水泵后方的第一比例阀、第二管道上设置于第二水泵后方的第二比例阀；所述第二控制结构包括第三管道上用于控制管道通断的第三阀门、第四管道上用于控制管道通断的第四阀门。

进一步的，所述第一控制结构包括设置于第一管道、第二管道与总进箱管道并联处、对两入口流量进行控制的三通比例阀，所述第二控制结构还包括设置于第三管道、第四管道与总出箱管道并联处、对两出口通断进行控制的三通阀。

本发明还提供上述的车载电机控制器热循环耐久试验装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：根据热循环工况要求控制温箱内温度循环交变，运行循环液制冷设备、循环液制热设备；

步骤2：温箱内温度为降温阶段时，从降温阶段起始时刻起开启低温制冷循环模式，所述低温制冷循环模式为：开启第一水泵且关闭第二水泵，控制仅从循环液制冷设备流出循环液，经各并联的混合支管后仅流入循环液制冷设备，调节循环液制冷设备流出循环液的流量；

步骤3：温箱内温度为低温保温阶段时，保持低温制冷循环模式，其中控制循环液制冷设备流出循环液的流量为始终与紧邻的降温阶段结束时刻相同；

步骤4：温箱内温度为升温阶段时，从升温阶段起始时刻起开启高温制热循环模式，高温制热循环模式为：开启第二水泵且关闭第一水泵，控制仅从循环液制热设备流出循环液，经各并联的混合支管后仅流入循环液制热设备，调节循环液制热设备流出循环液的流量；

步骤5：温箱内温度为高温保温阶段时，保持高温制热循环模式，其中控制循环液制热设备流出循环液的流量为始终与紧邻的升温阶段结束时刻相同。

优选的，所述步骤2中，

调节循环液制冷设备流出循环液的流量方法包括：

实时采集所有混合支管上电机控制器前后温差的平均值ΔT，根据ΔT来控制第一水泵转速以及控制用于调节循环液制冷设备流出循环液流量的第一比例阀开度，将第一水泵转速、第一比例阀开度均设置大中小三档，预设数值T₀、T₁且T₀＜T₁；

当ΔT≤T₀时，控制第一水泵转速、第一比例阀开度均为小档；

当T₀＜ΔT≤T₁时，控制第一水泵转速、第一比例阀开度均为中档；

当ΔT＞T₁时，控制第一水泵转速、第一比例阀开度均为大档。

进一步的，所述第一水泵转速按自身转速最大值R1_max的100％、75％、50％分别设置大中小三档，所述第一比例阀开度按自身开度最大值K1_max的100％、75％、50％分别设置大中小三档。

进一步的，步骤3中控制循环液制冷设备流出循环液的流量方法为：保持第一水泵转速、第一比例阀开度与紧邻的降温阶段结束时刻相同。

优选的，步骤2中，控制循环液仅流入循环液制冷设备方法为：开启设置于出箱管道的并联两路其中通向循环液制冷设备一路上的第三阀门，关闭设置于出箱管道的并联两路其中通向循环液制热设备一路上的第四阀门。

优选的，所述步骤4中，

调节循环液制热设备流出循环液的流量方法包括：

实时采集所有混合支管上电机控制器前后温差的平均值ΔT，根据ΔT来控制第二水泵转速以及用于调节循环液制热设备流出循环液流量的第二比例阀开度，将第二水泵转速、第二比例阀开度均设置大中小三档，预设数值T₀、T₁且T₀＜T₁；

当ΔT＜T₀时，控制第二水泵转速、第二比例阀开度均为小档；

当T₀＜ΔT≤T₁时，控制第二水泵转速、第二比例阀开度均为中档；

当ΔT＞T₁时，控制第二水泵转速、第二比例阀开度均为大档。

进一步的，所述第二水泵转速按自身转速最大值R2_max的100％、75％、50％分别设置大中小三档，所述第二比例阀18开度按自身开度最大值K2_max的100％、75％、50％分别设置大中小三档。

进一步的，步骤5中控制循环液制热设备流出循环液的流量方法为：保持第二水泵转速、第二比例阀开度与紧邻的降温阶段结束时刻相同。

优选的，步骤4中，控制循环液仅流入循环液制热设备方法为：开启设置于出箱管道的并联两路其中通向循环液制热设备一路上的第四阀门，关闭设置于出箱管道的并联两路其中通向循环液制冷设备一路上的第三阀门。

本发明的有益效果为：

1.在温箱内设有多个混合支管与各电机控制器配合，使耐久试验装置可同时用于多台电机控制器试验，省时高效同时减小了试样间的误差。

2.通过第一水泵、第二水泵实现朝电机控制器通入高温或低温循环液，通过第一比例阀、第二比例阀实现高温或低温循环液的流量调节，通过第三阀门、第四阀门实现循环液仅流回循环液制冷设备、循环液制热设备，尽快达到电机控制器与环境温度同步变化。

3.各混合支管上均设有前温度传感器、后温度传感器，可通过传感器测定温差大小来控制循环回路水泵的转速、循环液流量，进而控制循环回路与温箱的温度交换速率。

4.控制方法中包括低温制冷循环模式和高温制热循环模式，根据温箱升温降温工况，通控制不同比例阀开闭，循环交替启动低温制冷循环回路和高温制热循环回路，使控制器温度与温箱温度同步上升或下降，在升温或降温终止时刻前控制器与温箱温度保持一致，即达到温度平衡状态。

5.控制方法中通过采集循环液流经控制器前后的温差信息，根据温差大小来区别控制循环回路水泵的转速、循环液流量，快速实现控制器温度与温箱温度同步变化。

附图说明

图1为一个完整的试验循环周期中试验环境温度变化曲线

图2为本发明车载电机控制器热循环耐久试验装置结构示意图

其中：1-循环液制冷设备2-循环液制热设备3-温箱4-电机控制器5-混合支管6-流量计7-前温度传感器8-后温度传感器9-总进箱管道10-总出箱管道11-第一管道12-第二管道13-第三管道14-第四管道15-第一水泵16-第二水泵17-第一比例阀18-第二比例阀19-第三阀门20-第四阀门。

具体实施方式

下面具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图2所示，本发明提供的一种车载电机控制器热循环耐久试验装置，包括循环液制冷设备1、循环液制热设备2、温箱3、多个位于温箱3内的电机控制器4以及进箱管道和出箱管道；循环液制冷设备1出液口、循环液制热设备2出液口通过进箱管道合并后通入温箱3内，进箱管道在温箱3内分成多个并联的混合支管5，各电机控制器4设置于各混合支管5上，出箱管道将所有混合支管5合并通向温箱3外后分成并联的两路，两路分别通向循环液制冷设备1进液口、循环液制热设备2进液口；进箱管道上设有可使循环液制冷设备1、循环液制热设备2分别流出循环液的第一水泵15、第二水泵16以及控制各循环液流量的第一控制结构，出箱管道上设有控制循环液仅流入循环液制冷设备1或循环液制热设备2的第二控制结构。

各混合支管5上设有流量计6以及用于监测电机控制器4前后温差的前温度传感器7、后温度传感器8。前温度传感器7、后温度传感器8紧邻电机控制器4前后设置，流量计6位于后温度传感器8后方。

进箱管道包括从循环液制冷设备1出液口引出的第一管道11、从循环液制热设备2出液口引出的第二管道12，以及将第一管道11、第二管道12合并的总进箱管道9，第一水泵15、第二水泵16分别位于第一管道11、第二管道12上。

出箱管道包括将所有混合支管5后端合并的总出箱管道10，以及总出箱管道10在温箱3外分成的并联的第三管道13、第四管道14，第三管道13通向循环液制冷设备1进液口，第四管道14通向循环液制热设备2进液口。

第一控制结构为第一管道11上设置于第一水泵15后方的第一比例阀17、第二管道12上设置于第二水泵16后方的第二比例阀18；第二控制结构为第三管道13上用于控制通断的第三阀门19、第四管道14上用于控制通断的第四阀门20。或者，第一控制结构为设置于第一管道11、第二管道12与总进箱管道9并联处、对两入口流量进行控制的三通比例阀，第二控制结构为第三管道13、第四管道14与总出箱管道10并联处、对两出口通断进行控制的三通阀。

本实施例中管道上由前至后方向即流向，电机控制器4为2台，第一控制结构为第一比例阀17、第二比例阀18，第二控制结构为第三阀门19、第四阀门20，第三阀门19、第四阀门20均仅有开关两种状态。当第一水泵15水泵、第一比例阀17、第三阀门19开启，第二水泵16、第二比例阀18、第四阀门20关闭时，循环液制冷设备1流出循环液，经各并联的电机控制器4后仅流入循环液制冷设备1，整个装置形成低温制冷循环回路。当第二水泵16、第二比例阀18、第四阀门20开启，第一水泵15水泵、第一比例阀17、第三阀门19关闭时，循环液制热设备2流出循环液，经各并联的电机控制器4后仅流入循环液制热设备2，整个装置形成高温制热循环回路。

上述车载电机控制器热循环耐久试验装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：如图1所示，根据热循环工况要求控制温箱3内温度循环交变，运行循环液制冷设备1、循环液制热设备2。

步骤2：温箱3内温度为降温阶段(图2中有两个降温阶段，分别为t₀-t₁、t₆-t₇，均按步骤2操作，其中本循环的t₆-t₇与下一循环的t₀-t₁在时间上是连续的)时，从降温阶段起始时刻起开启低温制冷循环模式，低温制冷循环模式为：开启第一水泵15水泵、第一比例阀17、第三阀门19且关闭第二水泵16、第二比例阀18、第四阀门20，控制仅从循环液制冷设备1流出循环液，经各并联的混合支管5后仅流入循环液制冷设备1(形成低温制冷循环回路)，调节循环液制冷设备1流出循环液的流量，具体方法为：

通过各混合支管5上的前温度传感器7、后温度传感器8实时采集(本实施例中每隔100ms采集)电机控制器4前后温差，所有电机控制器4温差取平均值得到温差的平均值ΔT，根据ΔT来控制第一水泵15转速、第一比例阀17开度，第一水泵15转速按自身转速最大值R1_max的100％、75％、50％分别设置大中小三档，第一比例阀17开度按自身开度最大值K1_max的100％、75％、50％分别设置大中小三档，预设数值T₀、T₁且T₀＜T₁(本实施例中T₀＝2℃、T₁＝5℃)；

当ΔT≤T₀时，控制第一水泵15转速、第一比例阀17开度均为小档；

当T₀＜ΔT≤T₁时，控制第一水泵15转速、第一比例阀17开度均为中档；

当ΔT＞T₁时，控制第一水泵15转速、第一比例阀17开度均为大档。

步骤3：温箱3内温度为低温保温阶段(t₁-t₃)时，保持低温制冷循环模式，即：第一水泵15转速、第一比例阀17、第三阀门19保持开启且第二水泵16、第二比例阀18、第四阀门20保持关闭，第一水泵15转速、第一比例阀17开度与紧邻的降温阶段结束时刻相同(与t₁时刻相同)。

步骤4：温箱3内温度为升温阶段(t₃-t₅)时，从升温阶段起始时刻起开启高温制热循环模式，高温制热循环模式为：开启第二水泵16、第二比例阀18、第四阀门20，关闭第一水泵15水泵、第一比例阀17、第三阀门19，控制仅从循环液制热设备2流出循环液，经各并联的混合支管5后仅流入循环液制热设备2(形成高温制热循环回路)，调节循环液制热设备2流出循环液的流量，具体方法为：

通过各混合支管5上的前温度传感器7、后温度传感器8实时采集(本实施例中每隔100ms采集)电机控制器4前后温差，所有电机控制器4温差取平均值得到温差的平均值ΔT，根据ΔT来控制第二水泵16转速、第二比例阀18开度，第二水泵16转速按自身转速最大值R2_max的100％、75％、50％分别设置大中小三档，第二比例阀18开度按自身开度最大值K2_max的100％、75％、50％分别设置大中小三档，预设数值T₀、T₁且T₀＜T₁(本实施例中T₀＝2℃、T₁＝5℃)；

当ΔT≤T₀时，控制第二水泵16转速、第二比例阀18开度均为小档；

当T₀＜ΔT≤T₁时，控制第二水泵16转速、第二比例阀18开度均为中档；

当ΔT＞T₁时，控制第二水泵16转速、第二比例阀18开度均为大档。

步骤5：温箱3内温度为高温保温阶段(t₅-t₆)时，保持高温制热循环模式，即：第二水泵16、第二比例阀18、第四阀门20保持开启且第一水泵15转速、第一比例阀17、第三阀门19保持关闭，第二水泵16转速、第二比例阀18开度与紧邻的升温阶段结束时刻相同(与t₅时刻相同)。

Claims (3)

1.一种车载电机控制器热循环耐久试验装置，其特征在于，包括循环液制冷设备（1）、循环液制热设备（2）、温箱（3）、多个位于温箱（3）内的电机控制器（4）以及进箱管道和出箱管道；

所述循环液制冷设备（1）出液口、循环液制热设备（2）出液口通过进箱管道合并后通入温箱（3）内，所述进箱管道在温箱（3）内分成多个并联的混合支管（5），各电机控制器（4）设置于各混合支管（5）上，所述出箱管道将所有混合支管（5）合并通向温箱（3）外后分成并联的两路，分别连接循环液制冷设备（1）进液口、循环液制热设备（2）进液口，各所述混合支管（5）上设有流量计（6）以及用于监测电机控制器（4）前后温差的前温度传感器（7）、后温度传感器（8）；

所述进箱管道上设有可使循环液制冷设备（1）、循环液制热设备（2）分别流出循环液的第一水泵（15）、第二水泵（16）以及控制各循环液流量的第一控制结构，所述出箱管道上设有控制循环液仅流入循环液制冷设备（1）或循环液制热设备（2）的第二控制结构；

所述进箱管道包括从循环液制冷设备（1）出液口引出的第一管道（11）、从循环液制热设备（2）出液口引出的第二管道（12），以及将第一管道（11）、第二管道（12）合并的总进箱管道（9），所述第一水泵（15）、第二水泵（16）分别位于第一管道（11）、第二管道（12）上；所述第一控制结构包括第一管道（11）上设置于第一水泵（15）后方的第一比例阀（17）、第二管道（12）上设置于第二水泵（16）后方的第二比例阀（18）；

所述出箱管道包括将所有混合支管（5）合并的总出箱管道（10），以及总出箱管道（10）在温箱（3）外分成的并联的第三管道（13）、第四管道（14），所述第三管道（13）通向循环液制冷设备（1）进液口，所述第四管道（14）通向循环液制热设备（2）进液口；所述第二控制结构包括第三管道（13）上用于控制通断的第三阀门（19）、第四管道（14）上用于控制通断的第四阀门（20）；

所述的车载电机控制器热循环耐久试验装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：根据热循环工况要求控制温箱（3）内温度循环交变，运行循环液制冷设备（1）、循环液制热设备（2）；

步骤2：温箱（3）内温度为降温阶段时，从降温阶段起始时刻起开启低温制冷循环模式，所述低温制冷循环模式为：开启第一水泵（15）且关闭第二水泵（16），控制仅从循环液制冷设备（1）流出循环液，经各并联的混合支管（5）后仅流入循环液制冷设备（1），调节循环液制冷设备（1）流出循环液的流量，

调节循环液制冷设备（1）流出循环液的流量方法包括：

实时采集所有混合支管（5）上电机控制器（4）前后温差的平均值ΔT，根据ΔT来控制第一水泵（15）转速以及控制用于调节循环液制冷设备（1）流出循环液流量的第一比例阀（17）开度，将第一水泵（15）转速、第一比例阀（17）开度均设置大中小三档，所述第一水泵（15）转速按自身转速最大值R1_max的100%、75%、50%分别设置大中小三档，所述第一比例阀（17）开度按自身开度最大值K1_max的100%、75%、50%分别设置大中小三档，预设数值T₀、T₁且T₀＜T₁；

当ΔT≤T₀时，控制第一水泵（15）转速、第一比例阀（17）开度均为小档；

当T₀＜ΔT≤T₁时，控制第一水泵（15）转速、第一比例阀（17）开度均为中档；

当ΔT＞T₁时，控制第一水泵（15）转速、第一比例阀（17）开度均为大档；

步骤3：温箱（3）内温度为低温保温阶段时，保持低温制冷循环模式，其中控制循环液制冷设备（1）流出循环液的流量为始终与紧邻的降温阶段结束时刻相同；

步骤4：温箱（3）内温度为升温阶段时，从升温阶段起始时刻起开启高温制热循环模式，所述高温制热循环模式为：开启第二水泵（16）且关闭第一水泵（15），控制仅从循环液制热设备（2）流出循环液，经各并联的混合支管（5）后仅流入循环液制热设备（2），调节循环液制热设备（2）流出循环液的流量；

步骤5：温箱（3）内温度为高温保温阶段时，保持高温制热循环模式，其中控制循环液制热设备（2）流出循环液的流量为始终与紧邻的升温阶段结束时刻相同。

2.如权利要求1所述的车载电机控制器热循环耐久试验装置，其特征在于，步骤3中控制循环液制冷设备（1）流出循环液的流量方法为：保持第一水泵（15）转速、第一比例阀（17）开度与紧邻的降温阶段结束时刻相同。

3.如权利要求1所述的车载电机控制器热循环耐久试验装置，其特征在于，步骤2中，控制循环液仅流入循环液制冷设备（1）方法为：开启设置于出箱管道的并联两路其中通向循环液制冷设备（1）一路上的第三阀门（19），关闭设置于出箱管道的并联两路其中通向循环液制热设备（2）一路上的第四阀门（20）。

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