CN113921951A - 动力电池自加热控制方法以及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种动力电池自加热控制方法以及装置，根据系统参数和转子在前一采样时间的第一温度获取转子在当前采样时间的第二温度，并根据第一温度和第二温度估算转子在后一采样时间的第三温度，在第三温度达到转子的退磁温度时，停止动力电池自加热。本申请通过估算转子处于自加热工况下的转子温度，并将转子温度与转子的退磁温度进行比较，确定是否停止动力电池自加热，进而实现动力电池自加热控制。

Description

动力电池自加热控制方法以及装置
技术领域
本申请涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种动力电池自加热控制方法以及装置。
背景技术
电动汽车对车载动力电池组的加热方式可分为间接加热和内部加热两种方法。间接加热方法主要有空气加热、液体加热、相变材料加热、热电阻加热等，这些加热方法通常加热循环容器，通过间接加热导热物质，并将热量传导到电池组上，加热效率较低。
对于内部加热的自加热技术来说，该自加热技术是在电动车动力架构上，调整出能加热电池组的脉冲电流波形，相比较传统的电池组加热方案，自加热技术拥有成本低和加热速率快的特点。
在利用永磁电机对动力电池进行加热过程中，需要获得转子温度进行自加热控制。现有技术中，对转子温度的估算是在电机在常规运转工况下进行的。
对于处于静止或堵转的工况下的电机，由于电机的运动状态发生了改变，现有转子温度的估算方法已经不再适用，无法准确估算电池自加热的时长。
发明内容
本申请提供一种动力电池自加热控制方法以及装置，旨在准确估算动力电池自加热时长。
第一方面，本申请提供一种动力电池自加热控制方法，包括：
根据系统参数和永磁电机的转子的第一温度获取转子的第二温度；其中，系统参数包括：转子的材料比热容、转子的质量以及采样时间间隔内转子升温所用功率，第一温度为转子在第一采样时间的温度，第二温度为转子在第二采样时间的温度，第二采样时间为当前采样时间，第一采样时间为第二采样时间的前一采样时间；
根据第一温度和第二温度，估算转子的第三温度，第三温度为转子第三采样时间的温度，第三采样时间为第二采样时间的后一采样时间；
在第三温度达到转子的退磁温度时，停止动力电池自加热。
可选地，方法还包括：
采集动力电池的电芯在第二采样时间的电芯温度；
在电芯温度达到电芯的指定温度时，停止动力电池自加热。
在上述技术方案中，同时监控电芯温度和永磁电机转子温度，
可选地，基于系统参数和转子的第一温度获取转子的第二温度，具体包括：
根据系统参数，确定在采样时间间隔内的转子温度变化量；
根据第一温度和转子温度变化量，确定第二温度。
可选地，根据系统参数，确定在采样时间间隔内的转子温度变化量，具体包括：
根据第一公式确定转子温度变化量，其中，第一公式为：
Figure BDA0002579791450000021
其中，ΔTR表示转子温度变化量，Δτ表示采样时间间隔，CR表示转子的材料比热容，MR表示转子的质量，ΔP1表示转子升温所用功率。
可选地，根据第一温度和第二温度，估算转子的第三温度，具体包括：
根据第一温度和第二温度，确定转子温度变化量；
根据第二温度和转子温度变化量，估算第三温度。
在上述技术方案中，根据系统参数确定在采样时间间隔内的转子温度变化量。再根据第一温度和转子温度变化量确定第二温度，进而可以进一步估算转子在后一采样时间的第三温度，实现估算处于自加热工况下的转子的温度。
可选地，方法还包括：
根据永磁电机的损耗和散热功率，确定永磁电机的升温功率；
获取永磁电机的定子铁芯的升温功率和定子绕组的升温功率；
根据永磁电机的升温功率、定子绕组的升温功率和定子铁芯的升温功率，确定转子升温所用功率。
可选地，在根据永磁电机的损耗和散热功率，确定永磁电机的升温功率之前，方法还包括：
根据定子铁芯损耗、定子绕组损耗以及转子的涡流损耗，计算永磁电机的损耗。
可选地，获取永磁电机的定子铁芯的升温功率和定子绕组的升温功率，具体包括：
获取在采样时间间隔内定子铁芯的温度变化量和定子绕组的温度变化量；
根据定子铁芯的温度变化量、定子铁芯的质量和定子铁芯的材料比热容，确定定子铁芯的升温功率；
根据定子绕组的温度变化量、定子绕组的质量和定子绕组的材料比热容，确定定子绕组的升温功率。
在上述技术方案中，考虑到转子处于静止状态，通过计算定子绕组损耗、定子铁芯损耗以及转子的涡流损耗，进而得到电机总体损耗，再结合电机的散热效率、定子绕组和定子铁芯的升温功率，确定转子升温所用功率，进而可以基于该系统参数进一步估算转子温度。
可选地，方法还包括：
根据第二公式确定转子的涡流损耗，其中，第二公式为：
Figure BDA0002579791450000031
其中，PR为转子的涡流损耗，Kr为转子的涡流损耗系数，Bs为转子的磁通密度幅值，f表示定子绕组的通电频率。
第二方面，本申请提供一种电机控制器，包括：
获取模块，用于根据系统参数和永磁电机的转子的第一温度获取转子的第二温度；其中，系统参数包括：转子的材料比热容、转子的质量以及采样时间间隔内转子升温所用功率，第一温度为转子在第一采样时间的温度，第二温度为转子在第二采样时间的温度，第二采样时间为当前采样时间，第一采样时间为第二采样时间的前一采样时间；
估算模块，用于根据第一温度和第二温度，估算转子的第三温度，第三温度为转子第三采样时间的温度，第三采样时间为第二采样时间的后一采样时间；
控制模块，用于在第三温度达到转子的退磁温度时，停止动力电池自加热。
可选地，电机控制器还包括采集模块；
采集模块用于采集动力电池的电芯在第二采样时间的电芯温度；
控制模块还用于在电芯温度达到电芯的指定温度时，停止动力电池自加热。
可选地，获取模块具体用于：
根据系统参数，确定在采样时间间隔内的转子温度变化量；
根据第一温度和转子温度变化量，确定第二温度。
可选地，获取模块具体用于：
根据第一公式确定转子温度变化量，其中，第一公式为：
Figure BDA0002579791450000041
其中，ΔTR表示转子温度变化量，Δτ表示采样时间间隔，CR表示转子的材料比热容，MR表示转子的质量，ΔP1表示转子升温所用功率。
可选地，估算模块具体用于：
根据第一温度和第二温度，确定转子温度变化量；
根据第二温度和转子温度变化量，估算第三温度。
可选地，获取模块还用于：
根据永磁电机的损耗和散热功率，确定永磁电机的升温功率；
获取永磁电机的定子铁芯的升温功率和定子绕组的升温功率；
根据永磁电机的升温功率、定子绕组的升温功率和定子铁芯的升温功率，确定转子升温所用功率。
可选地，获取模块还用于：
根据定子铁芯损耗、定子绕组损耗以及转子的涡流损耗，计算永磁电机的损耗。
可选地，获取模块具体用于：
获取在采样时间间隔内定子铁芯的温度变化量和定子绕组的温度变化量；
根据定子铁芯的温度变化量、定子铁芯的质量和定子铁芯的材料比热容，确定定子铁芯的升温功率；
根据定子绕组的温度变化量、定子绕组的质量和定子绕组的材料比热容，确定定子绕组的升温功率。
可选地，获取模块还用于：
根据第二公式确定转子的涡流损耗，其中，第二公式为：
Figure BDA0002579791450000051
其中，PR为转子的涡流损耗，Kr为转子的涡流损耗系数，Bs为转子的磁通密度幅值，f表示定子绕组的通电频率。
第三方面，本申请提供一种动力系统，包括：永磁电机、动力电池、逆变器以及电机控制器，其中，电机控制器用于执行第一方面及可选方案所涉及的动力电池自加热控制方法。
第四方面，本申请提供一种电动汽车，包括动力系统，动力系统包括：永磁电机、动力电池、逆变器以及电机控制器，其中，电机控制器用于执行第一方面及可选方案所涉及的动力电池自加热控制方法。
第五方面，本申请提供一种控制设备设备，包括：存储器，处理器；
存储器；用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，处理器被配置为执行第一方面及可选方案所涉及的动力电池自加热控制方法。
第六方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现第一方面及可选方案所涉及的动力电池自加热控制方法。
本申请提供一种动力电池自加热控制方法以及装置，根据系统参数和转子在前一采样时间的第一温度获取转子在当前采样时间的第二温度，并根据第一温度和第二温度估算转子在后一采样时间的第三温度，在第三温度达到转子的退磁温度时，停止动力电池自加热。本申请通过估算转子处于自加热工况下的转子温度，并将转子温度与转子的退磁温度进行比较，确定是否停止动力电池自加热，进而实现动力电池自加热控制。
附图说明
图1为本申请实施例提供的动力系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的动力电池的结构示意图；
图3为本申请实施例一提供的动力电池自加热控制方法的流程示意图；
图4为本申请实施例二提供的动力电池自加热控制方法的流程示意图；
图5为本申请实施例三提供的动力电池自加热控制方法的原理图；
图6为本申请实施例五提供的电机控制器的结构原理图；
图7为本申请实施例六提供的控制设备的结构原理图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
电动汽车是指由动力电池提供动力的汽车。如图1所示，电动汽车的动力系统100包括动力电池10、逆变器20、电机30和电机控制器(Motor Controller Unit，简称：MCU)40。动力电池10的正负极与逆变器20的直流侧连接，逆变器20的交流侧与电机30的定子绕组连接。动力电池10通过逆变器20向电机供电。MCU 40设有多个输入端，用于接收电机运行状态数据、以及电机控制指令。MCU40根据电机控制指令、电机运行状态数据以及动力电池的运行状态数据，生成脉宽调制(Pulse Width Modulation，简称：PWM)信号，控制逆变器向电机30提供电压和电流大小，以控制电机转速，以实现汽车行驶速度控制。
如图2所示，动力电池10包括电池模组101、电池管理系统(Battery ManagementSystem，简称：BMS)102、以及辅助结构103。其中，电池模组101由多个动力电芯串并联而成，动力电芯是动力电池的核心部件，是动力电池提供电能的来源。电池管理系统102主要功能是进行充放电管理、高压控制、评估电池状态、采集电池数据、电池保护以及电池热管理。辅助结构103通常包括外部框架、电连接装置以及绝缘部件等。外部框架起到保护、支撑电池模组等作用，电连接装置起到连接其他用电设备的作用，例如：与逆变器连接，绝缘部分起到绝缘保护作用。
其中，电池管理系统102中热管理功能用于确保动力电池工作在适宜温度范围内。热管理功能主要是实现电池温度的准确测量和监控，电池组温度过高时有效散热，低温条件下的快速加热，以及保证电池组温度场的均匀分布。其中，低温条件下的快速加热是指：在电芯温度较低地区使用时，需要将动力电池加热至额定电芯温度，以使动力电池稳定地发挥出最佳性能。
现有动力电池加热方式可以分为间接加热和直接加热。间接加热就是指在动力电池外部放置热源进行加热。间接加热方法可以是空气加热、液体加热以及加热膜加热等。不同的加热源，电池的加热速率也会有所不同。由于是通过外部热源对电池进行加热，在传热介质上将会产生热损耗，因此，间接加热的效率并不高。
直接加热是指在内部对动力电池进行加热。其中，常见直接加热方式为通过内阻加热，具体为：向逆变器的控制端输入PWM信号，使电机保持静止，动力电池和定子绕组形成闭合回路，定子绕组存储电能。由于定子绕组的电感特性，定子绕组又向电池提供交变电流，动力电池利用交变电流流过自身内阻进行加热。由于动力电池内阻在低温环境时较大，动力电池的加热效率较高。
动力电池自加热技术以其高加热效率被广泛应于电动汽车中。当电池自加热技术应用于永磁同步电机上时，在动力电池自加热中，由于转子保持静止状态，会在转子中感应出大量的涡流，转子涡流损耗会引起转子温度升高，当转子的永磁体温度超过临界温度时，转子的永磁体会发生不可逆退磁，影响电机的正常使用。因此，在对动力电池进行自加热时，需要实时监控转子温度。
目前，对转子温度的估算是在电机在常规运转工况下进行的。对于处于静止或堵转的工况下的电机，由于电机的运动状态发生了改变，现有转子温度的估算方法已经不再适用。
本申请提供一种动力电池自加热控制方法以及装置，旨在解决上述问题。本申请发明构思是：发明人发现由于自加热工况下，永磁电机的转子处于静止状态，定子绕组作为储能元件提供交变电流，因此，在估算转子温度时，将定子铁芯的损耗、转子的损耗以及定子绕组的损耗之和作为电机损耗，进而根据电机损耗、电机散热、定子绕组的升温功率和定子铁芯的升温功率计算转子升温功率，再根据转子升温功率估算转子温度。通过估算转子处于静止状态的转子温度，并将转子温度与转子的退磁温度进行比较，确定是否停止动力电池自加热，进而实现动力电池自加热控制。
如图3所示，本申请实施例一提供一种动力电池自加热控制方法，该方法的执行主体为MCU，该方法包括如下步骤：
S201、根据系统参数和永磁电机的转子的第一温度获取转子的第二温度。
其中，系统参数包括转子的材料比热容、转子的质量以及采样时间间隔内转子升温所用功率。
第一温度为转子在第一采样时间的温度，第二温度为转子在第二采样时间的温度。第二采样时间为当前采样时间，第一采样时间为第二采样时间的前一采样时间。
S202、根据第一温度和第二温度，估算转子的第三温度。
其中，第三温度为转子第三采样时间的温度，第三采样时间为第二采样时间的后一采样时间。
S203、判断第三温度是否达到转子的退磁温度，若是，则进入S204，否则，进入S205。
S204、停止动力电池自加热。
其中，MCU生成停止加热的电机控制指令，通过控制逆变器停止对动力电池进行加热。
S205、继续动力电池自加热。
其中，MCU生成继续加热的电机控制指令，通过控制逆变器使永磁电机继续对动力电池进行加热。
在本申请实施例提供的控制方法中，先估算处于自加热工况下的转子温度，再将转子温度与转子的退磁温度进行比较，确定是否停止动力电池自加热，实现对动力电池自加热过程的控制。
如图4所示，本申请实施例二提供一种动力电池自加热控制方法，该方法的执行主体为MCU，该方法包括如下步骤：
S301、根据系统参数和永磁电机的转子的第一温度获取转子的第二温度。
其中，采用如下方式获取转子的第二温度：根据系统参数确定在采样时间间隔内的转子温度变化量。根据第一温度和转子温度变化量，确定第二温度。
根据第一公式确定转子温度变化量，其中，第一公式为：
Figure BDA0002579791450000091
其中，ΔTR表示转子温度变化量，Δτ表示采样时间间隔，CR表示转子的材料比热容，MR表示转子的质量，ΔP1表示转子升温所用功率。
在确定转子温度变化量之后，将第一温度和转子温度变化量进行叠加，即可获得第二温度。根据系统参数得到采样时间间隔内的转子温度变化量，以根据上一采样时间的转子温度和所计算得到的转子温度变化量获得当前采样时间的转子温度，以实现自加热工况下的转子温度估算。
S302、根据第一温度和第二温度，估算转子的第三温度。
其中，采用如下方式估算转子的第三温度：根据第一温度和第二温度确定转子温度变化量，根据第二温度和转子温度变化量估算第三温度。
将第二温度与第一温度相减，确定在采样时间间隔内的转子温度变化量。再将转子在当前采样时间的第二温度和在采样时间间隔内的转子温度变化量进行叠加，即可确定转子在后一采样时间的第三温度。
当第一温度表示转子在初始采样时间的温度时，用转子所在环境温度作为初始采样时间的温度。
S303、判断第三温度是否达到转子的退磁温度，若是，则进入S304，否则，进入S305。
S304、停止动力电池自加热。
S305、采集动力电池的电芯在第二采样时间的电芯温度。
其中，通过布置在动力电池内部的传感器采集动力电池的电芯在第二采样时间的电芯温度。
需要说明的是，此处不限定将S305和S306放于S304步骤之后，也就是采集电芯温度，以及电芯温度判断步骤不限定在判断转子温度是否达到退磁温度之后，也可以在S301至S304中任意一个步骤的前面。
S306、判断电芯温度是否达到电芯的指定温度，若判断结果为是，则进入S304，否则进入S307。
其中，电芯的指定温度是根据电芯材料确定，动力电池的电芯温度达到指定温度时，动力电池可以达到最佳性能。根据电芯温度确定是否停止动力电池自加热的，实现在电芯温度达到电芯的指定温度时停止自加热，实现对动力电池自加热过程的控制。
S307、继续动力电池自加热，并转入S301。
在本申请实施例提供的控制方法中，根据系统参数确定在采样时间间隔内的转子温度变化量。再根据第一温度和转子温度变化量，确定第二温度。进而可以进一步估算转子在后一采样时间的第三温度，在估算得到自加热工况下的转子温度之后，根据转子温度和转子退磁温度确定是否停止动力电池自加热，实现对动力电池自加热控制。
线面结合图5说明本申请实施例三提供一种动力电池自加热控制方法，该方法的执行主体为MCU，该方法包括如下步骤：
S401、获取永磁电机的系统参数。
其中，系统参数包括转子的材料比热容、转子的质量以及采样时间间隔内转子升温所用功率。
根据第二公式确定转子的涡流损耗PR，其中，第二公式包括：
Figure BDA0002579791450000101
其中，PR为转子的涡流损耗，Kr为转子的涡流损耗系数，Bs为转子的磁通密度幅值，f表示定子绕组的通电频率。
采用如下方式获得采样时间间隔内转子升温所用功率ΔP1：根据永磁电机的损耗和散热功率Pi确定永磁电机的升温功率，获取永磁电机的定子铁芯的升温功率和定子绕组的升温功率，根据永磁电机的升温功率、定子绕组的升温功率和定子铁芯的升温功率，确定转子升温所用功率ΔP1。
采用如下方式计算永磁电机的损耗：根据定子铁芯损耗PFe、定子绕组损耗PCu以及转子的涡流损耗PR计算永磁电机的损耗。
根据如下公式(3)计算定子铁芯损耗PFe：
Figure BDA0002579791450000102
其中，kh、ke、kc分别为定子铁芯的磁滞损耗系数、涡流损耗系数和附加损耗系数，可以通过测试并进行拟合得到。f为定子绕组的通电频率，Bm为定子铁芯的磁通密度幅值。
根据如下公式(4)计算定子绕组损耗PCu：
Figure BDA0002579791450000103
其中，IA，IB，IC表示永磁电机的三相定子绕组中的电流幅值，RA，RB，RC表示定子绕组A相、B相和C相的电阻。定子绕组中的电流IA，IB，IC可通过MCU采样得到。
根据公式(2)至(4)分别计算得到转子的涡流损耗PR、定子铁芯损耗PFe以定子绕组损耗PCu之后，将定子铁芯损耗PR、定子绕组损耗PFe以及转子的涡流损耗PCu进行叠加，即可获得永磁电机的损耗。
依据电机的冷却结构计算永磁电机的散热功率Pi，当永磁电机采用水冷时，可根据如下公式(5)计算散热功率Pi：
Pi＝α*L*A*ΔT (5)
其中，α表示电机散热系数，L、A分别表示冷却水道的长度和宽度，ΔT表示进水口和出水口的温度差。
需要说明的是，不同的冷却结构对应不同的散热模型，相应的散热量也会发生改变。
在获得永磁电机的损耗和散热功率Pi之后，将永磁电机的损耗和散热功率Pi相减，即可获得永磁电机的升温功率ΔP。
采用如下方式获取永磁电机的定子铁芯的升温功率和定子绕组的升温功率：获取在采样时间间隔内定子铁芯的温度变化量和定子绕组的温度变化量，根据定子铁芯的温度变化量、定子铁芯的质量MS和定子铁芯的材料比热容CS确定定子铁芯的升温功率ΔP2，根据定子绕组的温度变化量、定子绕组的质量MCu和定子绕组的材料比热容CCu确定定子绕组的升温功率ΔP3。
根据如下公式计算定子铁芯的升温功率：
Figure BDA0002579791450000111
其中，ΔP2表示定子铁芯的升温功率，CS表示定子铁芯的材料比热容，MS表示定子铁芯的质量，TS2表示定子铁芯在当前采样时间的温度，TS1表示定子铁芯在上一采样时间的温度，Δt表示采样时间间隔，定子铁芯温度可由布于定子上的温度传感器获得。
根据如下公式计算定子绕组的升温功率：
Figure BDA0002579791450000112
其中，ΔP3表示定子绕组的升温功率，CCu表示定子绕组的材料比热容，MCu表示定子绕组的质量，TCu2表示定子绕组在当前采样时间的温度，TCu1表示定子绕组在上一采样时间的温度，其定子绕组的温度可由布于定子绕组上的温度传感器获得。
在获得永磁电机的升温功率、定子绕组的升温功率和定子铁芯的升温功率之后，将永磁电机的升温功率减去定子绕组的升温功率，并减去定子铁芯的升温功率相减，即可获得转子升温所用功率ΔP1。
具体可以根据如下公式(8)计算转子升温所用功率：
ΔP1＝ΔP-(ΔP2+ΔP3)
＝(PFe+PCu+PR-Pi)-(ΔP2+ΔP3) (8)
其中，ΔP表示电机的升温功率。
在上述方案中，根据电机损耗和电机散热功率确定电机升温功率，再根据电机升温功率、定子铁芯的升温功率和定子绕组的升温功率计算得到转子升温功率，进而可以根据转子升温功率进一步估算转子温度。
S402、根据系统参数和永磁电机的转子的第一温度获取转子的第二温度。
其中，在根据公式(1)计算得到转子温度变化量ΔTR之后，根据如下公式计算第二温度：
TRi＝ΔTR+TRi-1 (9)
其中，TRi表示转子在当前采样时间的温度，TRi-1表示转子在前一个采样时间的温度。
S403、根据第一温度和第二温度估算转子的第三温度。
其中，在根据公式(9)计算得到第二温度之后，计算转子的当前温升速率υ，具体计算公式(10)如下：
Figure BDA0002579791450000121
再根据当前转子温升速率，预估后一采样时间的转子温度TRi+1，其计算公式(11)如下：
TRi+1＝υ*Δt+TRi (11)
其中，TRi+1表示后一采样时间的转子温度。
由于MCU的采样时间间隔相同，公式(10)和(11)可以简化为如下公式(12)：
TRi+1＝2TRi-TRi-1 (12)
S404、判断第三温度是否达到转子的退磁温度，若是，则进入S405，否则，进入S406。
S405、停止动力电池自加热。
S406、采集动力电池的电芯在第二采样时间的电芯温度。
S407、判断电芯温度是否达到电芯的指定温度，若判断结果为是，则进入S405，否则进入S408。
S408、继续动力电池自加热，并转入S401。
在本申请实施例提供的控制方法中，考虑到转子处于静止状态，通过计算定子绕组损耗、定子铁芯损耗以及转子的涡流损耗，进而得到电机总体损耗，再减去电机的散热效率，即可确定电机总体升温功率，在从总体升温功率中减去定子绕组和定子铁芯的升温功率，即可确定转子升温所用功率，进而可以基于该系统参数进一步估算转子温度，通过上述方式估算得到自加热工况下的转子温度，再将转子温度与转子退磁温度比较，根据比较结果确定是否停止动力电池自加热，实现对动力电池自加热过程的控制。
下面说明本申请实施例四提供一种动力电池自加热控制方法，该方法的执行主体为MCU，该方法包括如下步骤：
S501、获取永磁电机的系统参数。
其中，由布置于定子绕组上的电流传感器采集定子绕组中电流，由布置于定子绕组和定子铁芯上的温度传感器采集定子绕组温度TCu和定子铁芯温度Ts，并由布置于环境中温度传感器采集环境温度。
通过电机控制器MCU采集各个传感器采集的数据，进而获得永磁电机的定子绕组电流幅值I1，定子绕组中通入电流频率f，永磁电机的定子绕组温度TCu，永磁电机的电机定子铁芯温度Ts以及环境温度T0，并将环境温度用于作为及转子在初始采样时间的初始温度。
通过仿真与实验对标，建立转子堵转工况下，定子绕组通不同电流所对应的定子磁通密度Bm和转子磁通密度Bs的磁密对应表。
通过定子铁芯表面和定子绕组端部的温度传感器测量出定子铁芯温度和定子绕组温度的变化量，进而计算出定子绕组的升温功率和定子铁芯升温功率。
通过电流传感器测量出定子绕组电流和频率，计算出定子绕组损耗。通过查找磁密对应表，确定加热电流大小下对应的定子磁通密度和转子磁通密度，计算出定子铁芯损耗和转子涡流损耗。
MCU在采集各个传感器的数据之后，根据定子绕组中通入电流确定定子磁通密度Bm，再根据公式(1)至(8)，计算得到采样时间间隔内转子升温所用功率。MCU还需要加载转子的材料比热容和转子的质量。
S502、根据系统参数和永磁电机的转子的第一温度获取转子的第二温度。
其中，利用公式(9)计算转子在当前采样时间的第二温度。
S503、根据第一温度和第二温度估算转子的第三温度。
其中，利用公式(12)预估转子在后一采样时间的温度。
S504、判断第三温度是否达到转子的退磁温度，若是，则进入S505，否则，进入S506。
S505、停止动力电池自加热，并统计加热时间。
其中，当预估的转子温度达到转子的退磁温度之后，停止对动力电池进行加热，并统计对动力电池进行加热时间，方法结束。
S506、采集动力电池的电芯在第二采样时间的电芯温度。
其中，由布置在动力电池内部的温度传感器采集电芯的温度，并由BMS采集温度传感器获得电芯温度，通过BMS与MCU通信，由BMS将电芯温度传输至电机控制器MCU。
S507、判断电芯温度是否达到电芯的指定温度，若判断结果为是，则进入S505，否则进入S508。
S508、继续动力电池自加热，并转入S501。
在本申请实施例提供的控制方法中，通过布置在定子以及环境中的传感器采集数据，基于上述数据确定系统参数，进而根据上述系统参数估算转子温度，在获得自加热工况下的转子温度之后，将转子温度与转子退磁温度比较，确定是否停止动力电池自加热，实现对动力电池自加热过程的控制。
如图6所示，本申请提供一种电机控制器，该电机控制器用于执行上述实施例永磁电机自加热控制方法中的各个步骤，该电机控制器600包括：
获取模块601，用于根据系统参数和永磁电机的转子的第一温度获取转子的第二温度；其中，系统参数包括：转子的材料比热容、转子的质量以及采样时间间隔内转子升温所用功率，第一温度为转子在第一采样时间的温度，第二温度为转子在第二采样时间的温度，第二采样时间为当前采样时间，第一采样时间为第二采样时间的前一采样时间；
估算模块602，用于根据第一温度和第二温度，估算转子的第三温度，第三温度为转子第三采样时间的温度，第三采样时间为第二采样时间的后一采样时间；
控制模块603，用于在第三温度达到转子的退磁温度时，停止动力电池自加热。
可选地，电机控制器还包括采集模块604；
采集模块604用于采集动力电池的电芯在第二采样时间的电芯温度；
控制模块603还用于在电芯温度达到电芯的指定温度时，停止动力电池自加热。
可选地，获取模块601具体用于：
根据系统参数，确定在采样时间间隔内的转子温度变化量；
根据第一温度和转子温度变化量，确定第二温度。
可选地，获取模块601具体用于：
根据第一公式确定转子温度变化量，其中，第一公式为：
Figure BDA0002579791450000151
其中，ΔTR表示转子温度变化量，Δτ表示采样时间间隔，CR表示转子的材料比热容，MR表示转子的质量，ΔP1表示转子升温所用功率。
可选地，估算模块602具体用于：
根据第一温度和第二温度，确定转子温度变化量；
根据第二温度和转子温度变化量，估算第三温度。
可选地，获取模块601还用于：
根据永磁电机的损耗和散热功率，确定永磁电机的升温功率；
获取永磁电机的定子绕组的升温功率和定子绕组的升温功率；
根据永磁电机的升温功率、定子绕组的升温功率和定子铁芯的升温功率，确定转子升温所用功率。
可选地，获取模块601还用于：
根据定子铁芯损耗、定子绕组损耗以及转子的涡流损耗，计算永磁电机的损耗。
可选地，获取模块601具体用于：
获取在采样时间间隔内定子铁芯的温度变化量和定子绕组的温度变化量；
根据定子铁芯的温度变化量、定子铁芯的质量和定子铁芯的材料比热容，确定定子铁芯的升温功率；
根据定子绕组的温度变化量、定子绕组的质量和定子绕组的材料比热容，确定定子绕组的升温功率。
可选地，获取模块601还用于：
根据第二公式确定转子的涡流损耗，其中，第二公式为：
Figure BDA0002579791450000161
其中，PR为转子的涡流损耗，Kr为转子的涡流损耗系数，Bs为转子的磁通密度幅值，f表示定子绕组的通电频率。
如图7所示，本实施例提供的控制设备700包括：存储器701及处理器702。
存储器701，用于存储计算机执行指令；
处理器702，用于执行存储器存储的计算机执行指令，以实现上述实施例中永磁电机自加热控制方法所执行的各个步骤。具体可以参见前述永磁电机自加热控制方法实施例中的相关描述。
可选地，上述存储器701既可以是独立的，也可以跟处理器702集成在一起。
当存储器701独立设置时，该控制设备还包括总线，用于连接存储器701和处理器702。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行计算机执行指令时，实现如上控制设备所执行的永磁电机自加热控制方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案。

Claims (19)

1.一种动力电池自加热控制方法，其特征在于，包括：
根据系统参数和永磁电机的转子的第一温度获取所述转子的第二温度；其中，所述系统参数包括：所述转子的材料比热容、所述转子的质量以及采样时间间隔内所述转子升温所用功率，所述第一温度为所述转子在第一采样时间的温度，所述第二温度为所述转子在第二采样时间的温度，所述第二采样时间为当前采样时间，所述第一采样时间为所述第二采样时间的前一采样时间；
根据所述第一温度和所述第二温度，估算所述转子的第三温度，所述第三温度为所述转子第三采样时间的温度，所述第三采样时间为所述第二采样时间的后一采样时间；
在所述第三温度达到所述转子的退磁温度时，停止所述动力电池自加热。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
采集所述动力电池的电芯在所述第二采样时间的电芯温度；
在所述电芯温度达到所述电芯的指定温度时，停止所述动力电池自加热。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述系统参数和所述转子的第一温度获取所述转子的第二温度，具体包括：
根据所述系统参数，确定在所述采样时间间隔内的转子温度变化量；
根据所述第一温度和所述转子温度变化量，确定所述第二温度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述系统参数，确定在所述采样时间间隔内的转子温度变化量，具体包括：
根据第一公式确定所述转子温度变化量，其中，所述第一公式为：
Figure FDA0002579791440000011
其中，ΔTR表示所述转子温度变化量，Δτ表示所述采样时间间隔，CR表示所述转子的材料比热容，MR表示所述转子的质量，ΔP1表示所述转子升温所用功率。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，根据所述第一温度和所述第二温度，估算所述转子的第三温度，具体包括：
根据所述第一温度和所述第二温度，确定转子温度变化量；
根据所述第二温度和所述转子温度变化量，估算所述第三温度。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据永磁电机的损耗和散热功率，确定永磁电机的升温功率；
获取永磁电机的定子铁芯的升温功率和定子绕组的升温功率；
根据所述永磁电机的升温功率、所述定子绕组的升温功率和所述定子铁芯的升温功率，确定所述转子升温所用功率。
7.根据权利要求6中所述的方法，其特征在于，在根据所述永磁电机的损耗和散热功率，确定永磁电机的升温功率之前，所述方法还包括：
根据定子铁芯损耗、定子绕组损耗以及转子的涡流损耗，计算所述永磁电机的损耗。
8.根据权利要求6中所述的方法，其特征在于，获取永磁电机的定子铁芯的升温功率和定子绕组的升温功率，具体包括：
获取在所述采样时间间隔内定子铁芯的温度变化量和定子绕组的温度变化量；
根据所述定子铁芯的温度变化量、所述定子铁芯的质量和所述定子铁芯的材料比热容，确定所述定子铁芯的升温功率；
根据所述定子绕组的温度变化量、所述定子绕组的质量和所述定子绕组的材料比热容，确定所述定子绕组的升温功率。
9.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据第二公式确定所述转子的涡流损耗，其中，所述第二公式为：
Figure FDA0002579791440000021
其中，PR为所述转子的涡流损耗，Kr为所述转子的涡流损耗系数，Bs为所述转子的磁通密度幅值，f表示定子绕组的通电频率。
10.一种电机控制器，其特征在于，包括：
获取模块，用于根据系统参数和永磁电机的转子的第一温度获取所述转子的第二温度；其中，所述系统参数包括：所述转子的材料比热容、所述转子的质量以及采样时间间隔内所述转子升温所用功率，所述第一温度为所述转子在第一采样时间的温度，所述第二温度为所述转子在第二采样时间的温度，所述第二采样时间为当前采样时间，所述第一采样时间为所述第二采样时间的前一采样时间；
估算模块，用于根据所述第一温度和所述第二温度，估算所述转子的第三温度，所述第三温度为所述转子第三采样时间的温度，所述第三采样时间为所述第二采样时间的后一采样时间；
控制模块，用于在所述第三温度达到所述转子的退磁温度时，停止所述动力电池自加热。
11.根据权利要求10所述的电机控制器，其特征在于，所述电机控制器还包括采集模块；
所述采集模块用于采集所述动力电池的电芯在所述第二采样时间的电芯温度；
所述控制模块还用于在所述电芯温度达到所述电芯的指定温度时，停止所述动力电池自加热。
12.根据权利要求10所述的电机控制器，其特征在于，所述获取模块具体用于：
根据所述系统参数，确定在所述采样时间间隔内的转子温度变化量；
根据所述第一温度和所述转子温度变化量，确定所述第二温度。
13.根据权利要求12所述的电机控制器，其特征在于，所述获取模块具体用于：
根据第一公式确定所述转子温度变化量，其中，所述第一公式为：
Figure FDA0002579791440000031
其中，ΔTR表示所述转子温度变化量，Δτ表示所述采样时间间隔，CR表示所述转子的材料比热容，MR表示所述转子的质量，ΔP1表示所述转子升温所用功率。
14.根据权利要求10至13中任意一项所述的电机控制器，其特征在于，所述估算模块具体用于：
根据所述第一温度和所述第二温度，确定转子温度变化量；
根据所述第二温度和所述转子温度变化量，估算所述第三温度。
15.根据权利要求10至13中任意一项所述的电机控制器，其特征在于，所述获取模块还用于：
根据永磁电机的损耗和散热功率，确定永磁电机的升温功率；
获取永磁电机的定子铁芯的升温功率和定子绕组的升温功率；
根据所述永磁电机的升温功率、定子绕组的升温功率和所述定子铁芯的升温功率，确定所述转子升温所用功率。
16.根据权利要求15中所述的电机控制器，其特征在于，所述获取模块还用于：
根据定子铁芯损耗、定子绕组损耗以及转子的涡流损耗，计算所述永磁电机的损耗。
17.根据权利要求15中所述的电机控制器，其特征在于，所述获取模块具体用于：
获取在所述采样时间间隔内定子铁芯的温度变化量和定子绕组的温度变化量；
根据所述定子铁芯的温度变化量、所述定子铁芯的质量和所述定子铁芯的材料比热容，确定所述定子铁芯的升温功率；
根据所述定子绕组的温度变化量、所述定子绕组的质量和所述定子绕组的材料比热容，确定所述定子绕组的升温功率。
18.根据权利要求10至13中任意一项所述的电机控制器，其特征在于，所述获取模块还用于：
根据第二公式确定所述转子的涡流损耗，其中，所述第二公式为：
Figure FDA0002579791440000041
其中，PR为所述转子的涡流损耗，Kr为所述转子的涡流损耗系数，Bs为所述转子的磁通密度幅值，f表示定子绕组的通电频率。
19.一种动力系统，其特征在于，包括：永磁电机、动力电池、逆变器以及如权利要求10至18中任意一项所述的电机控制器。
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