電機過溫的
控制方法探討
EVH1000
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有業內人士提出一個問題：對于輕卡在過載的時候，如果電機額定扭矩為110Nm，以130Nm/2000rpm持續工作10分鐘后電機及電機控制器內IGBT過溫。此時如何降低輸出功率抑制溫升？
從系統設計和電機及電機控制器散熱和溫度保護及轉矩仲裁角度進行回答：
電驅功率（轉矩*轉速/9545）本身沒法降低的，這個是由工況決定。
某車型的CLTC工況分析如下：
圖1
?CLTC工況車速、電機轉矩、電機轉速、電機功率
——?電動車千人會 ——
電機損耗功率主要包括銅耗、鐵耗。電機銅耗只取決于電流大小，與轉速基本無關，轉矩不變電流就不變，因此銅耗也不變。鐵耗與頻率和電壓有關，降低轉速意味著降低頻率和電壓，因此降低轉速會減小鐵耗。
一般基于電磁設計或者臺架測試，得到電機效率map，再初步計算出發熱功耗即可。
圖2
電機效率map和CLTC工況電機轉矩/轉速分布
——?電動車千人會 ——
IGBT損耗功率主要包括開關損耗和導通狀態損耗兩類，開關損耗的大小主要取決于開關頻率和電流大小；導通狀態損耗取決于電流大小和管子的導通壓降。因此要想降低控制器的溫升，一般只能是減小電流和降低開關頻率兩條途徑。
另外，電流大小取決于扭矩，與轉速無關，降低轉速只是電壓有所降低，因此可以通過降低轉矩或者減小開關頻率（減小開關頻率可能導致NVH性能變差，需要綜合考慮）來降低IGBT溫升。
圖3?
工況條件電機相電流和IGBT結溫估算
——?電動車千人會 ——
通過以上分析，抑制溫升的措施如下：
1）?系統設計：合理設計電機外特性和速比（減/變速器），
（1）電機轉矩盡可能小，從而降低電機和電機控制器熱功耗。當前電驅的高壓化高速化主要就是解決此問題（減小電機轉矩，從而降低電機成本/體積/散熱）。
（2）優化系統匹配，讓電驅盡可能工作在高效區間，從而降低功耗。
2）電驅設計
（1）變頻控制。在滿足載波比要求的前提下，降低開關頻率，從而電機控制器發熱功耗。
（2）電機設計。基于電機的銅耗和鐵耗分析，進一步提升電機效率，例如用更薄硅鋼片（綜合考慮成本和工藝）
3）電驅熱管理
除了分析電驅發熱功耗，電驅系統熱管理是核心。通常的做法是，基于電機定子和IGBT NTC溫度（也有電機轉子和IGBT估算溫度），請求冷卻環境，例如入口溫度和流量。VCU再把此信息發給整車熱管理系統，整車熱管理去控制風扇和水泵轉速，從而實現目標入口溫度和流量，滿足電驅的散熱需求。
4）溫度保護/轉矩仲裁
除了熱管理，為做好溫控，避免損壞硬件。基于基于電機定子和IGBT NTC溫度（也有電機轉子和IGBT估算溫度）進行溫度保護，決策出合理的目標轉矩，是電機控制比較核心的內容，也是實車標定的重要環節（考慮駕駛性）
——?電動車千人會 ——
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