[发明专利]一种降低非工作损耗的新能源永磁整车控制子系统、方法及车辆

说明书

本发明提供一种降低非工作损耗的新能源永磁整车控制子系统、方法及车辆，包括：整车控制子系统、电机系统以及动力电池，其中，整车控制子系统通过高压接触器控制动力电池与电机系统的高压连接及预充回路；电机系统包含电机控制器及驱动电机，电机控制器内部包含三相桥及直流IGBT，电机控制器内的控制板输出三相PWM波形经驱动板后控制三相桥IGBT通断实现对永磁同步电机输出扭矩的控制，电机控制器内的控制板输出开关量信号经驱动板后控制直流侧IGBT，用以控制高速条件下永磁同步电机反电动势不可控整流后对动力电池充电回路的通断，降低高速弱磁条件下的铜损铁损等电机系统损耗。

技术领域

本发明涉及新能源永磁同步电机系统，尤其涉及一种降低非工作损耗的新能源永磁整车控制子系统、方法及车辆。

背景技术

永磁同步电机驱动系统是新能源车辆的特有动力源，对于集中驱动的车辆而言，驱动电机输出扭矩经离合器、变速箱、传动轴、主减速器后到达车轮，驱动整车行驶。在绝大多数应用场景中，电机系统无法在不输出扭矩时由整车动力系统中脱开，导致电机系统存在较多零扭矩输出的空转工况。此类工况下，电机存在一定功率损耗，包含铜损、铁损、机械损失等，其中机械损失包含风摩损失以及轴承摩擦损失等，此类损失功率相对固定且仅与机械构型相关，对于铜损及铁损可以通过一定手段进行降低或减小，从而降低整车能耗，提高车辆续驶里程。

电机系统在零扭矩空转条件下，电机控制器仍对电机进行主动控制，此时系统电气损耗主要为铁损和铜损，铁损包含低频铁损与高频铁损两部分。其中低频铁损主要由电机转动引起的磁场交变引起，此类损耗与电机转速相关性较大，高频铁损主要由电机控制器控制所引起的被控电流波动产生；铜损主要存在于高转速条件下，此时电机控制器需对电机施加弱磁电流，用以抑制高速条件下的反电动势过高，维持控制电压裕量。

文献《基于电机损耗机理的双电机四轮驱动电动车转矩分配策略的研究》对永磁同步电机的拖转损耗进行了试验测试，得到双电机驱动条件下的扭矩分配方案，但没有提及单电机的降损耗措施。

CN108696224A在无人机应用场景中通过电机转速调整电机控制器中PWM频率的方法降低MOSFET开关损耗，但仅是降低控制器一侧的损耗，电机的铜损、低频铁损以及高频铁损依然存在。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种降低非工作损耗的新能源永磁整车控制子系统，包括：依次连接的动力电池、整车控制子系统、电机控制器、永磁同步电机以及车辆传动子系统；

动力电池为整车的能量储存装置，驱动状态下输出电能至电机控制器；

整车控制子系统用于采集油门踏板信息并转换为电机的扭矩指令，并通过电机控制器控制永磁同步电机运行；

还监控动力电池的电压、电流及SOC信息；

还控制整车高压电气系统的通断；

动力电池用于驱动状态下输出电能至整车控制子系统，整车控制子系统控制永磁同步电机将电能转换为机械能输出；

制动条件下将永磁同步电机输入的机械能转换为电能进行存储，同时将电压、电流及SOC等自身状态参数发送至整车控制子系统。

优选地，电机控制器用于接收整车控制子系统的扭矩控制指令，并根据预设的电流MAP将扭矩控制指令转变为i_d/i_q指令，通过电流调节算法对i_d/i_q进行闭环调节，输出PWM指令控制三相桥中IGBT器件的通断，实现i_d/i_q电流的实时控制；

还接收整车控制子系统的降损耗控制指令，通过控制直流侧IGBT的通断降低永磁同步电机的整车能量消耗。

优选地，整车控制子系统包括：整车控制器、高压负端接触器、高压正端接触器、预充继电器以及预充电阻；