电机控制器热应力测试系统以及方法

技术领域

本发明涉及热应力测试领域，特别涉及是一种电机控制器热应力测试系统以及方法。

背景技术

随着世界范围内能源危机和环境污染问题的加剧，未来电动汽车取代传统燃油车成为了一种发展趋势。

电动汽车的电机控制器中，器件热应力测试已经变成非常重要一环，也是电子产品在设计过程中设计、验证、选型都要重点考虑的环节，车载外部温度、水道温度、海拔、电动汽车电池电压范围，电机散热差异，水流量差异等环境变化所带来设备工作条件差异，都会引起器件热应力差异，且不同器件在不同工况下面呈现热应力也有极大差异，从而复杂的环境导致热应力测试方法繁琐又多样，若采用逐一测试方法，无一个通用规律，这样验证导致项目测试费用极高，测试效率低，也很难给出客观评价。

发明内容

基于此，本申请的目的在于，提供一种电机控制器热应力测试系统以及方法，通过模拟受试电机控制器在不同测试方法条件下进行热应力测试，可以避免逐一测试方法条件变更过程中差异导致温升差异问题，以适配不同车型和配置需求，提高了热应力测试的准确性、稳定性以及效率性。该技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种电机控制器热应力测试系统，包括电源模块、负载模块以及热应力测试平台；

所述电源模块的第一能量输出端与受试电机控制器的能量输入端连接，所述受试电机控制器的能量输出端与所述负载模块的能量输入端连接；所述受试电机控制器根据电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线数据，将所述电源模块输入的电压转换成电动汽车电池实际工作电压，根据所述电动汽车电池实际工作电压驱动所述负载模块工作；

所述热应力测试平台包括数据采集模块；所述数据采集模块设置在所述受试电机控制器上，所述数据采集模块用于采集所述受试电机控制器在工作期间的若干个测试周期下的热应力数据。

在一个实施例中，所述热应力测试平台还包括数据处理模块；所述数据处理模块的第一信号收发端与所述数据采集模块的信号收发端连接，所述数据处理模块用于接收所述数据采集模块发送的热应力数据进行热应力测试分析。

在一个实施例中，所述系统还包括恒温箱；所述受试电机控制器设置在所述恒温箱内；所述恒温箱的信号收发端与所述数据处理模块的第二信号收发端连接，所述数据处理模块将恒温箱温度设置信号传输至所述恒温箱，控制所述恒温箱将所述受试电机控制器保持在预设的恒温工况。

在一个实施例中，所述系统还包括可调水箱；所述可调水箱通过冷却回路与所述受试电机控制器连通；所述可调水箱的信号收发端与所述数据处理模块的第三信号收发端连接，所述数据处理模块将温度调节信号发送至所述可调水箱，控制所述可调水箱向所述冷却回路释放冷却液，将所述受试电机控制器降温至预设温度工况。

在一个实施例中，所述系统还包括测试台；所述测试台的第一信号收发端与所述受试电机控制器的信号收发端连接，所述测试台用于将电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线数据传输至所述受试电机控制器。

在一个实施例中，所述系统还包括冷却装置；所述冷却装置的信号收发端与所述测试台的第二信号收发端连接，所述测试台将冷却控制信号传输至冷却装置，控制所述冷却装置对所述负载模块进行降温。

在一个实施例中，所述数据采集模块包括若干个热电耦，若干个所述热电耦固定于受试电机控制器上。

在一个实施例中，所述负载模块包括负载控制器、负载电机以及驱动电机；所述负载控制器的能量输入端与所述电源模块的第二能量输出端连接，所述负载控制器的能量输出端与所述负载电机的能量输入端连接；所述负载控制器的第一信号收发端与所述测试台的第三信号收发端连接，所述负载控制器的第二信号收发端与所述负载电机的信号收发端连接，所述负载电机通过传动轴与所述驱动电机连接，所述驱动电机的能量输入端与所述受试电机控制器的能量输出端连接。

第二方面，本申请实施例提供了一种应用电机控制器热应力测试系统的热应力测试方法，包括步骤：

获得目标类型的电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线数据；

根据所述剩余电量-开路电压曲线数据，将电源电压转换成电动汽车电池实际工作电压，以模拟所述受试电机控制器的电动汽车电池实际工作电压，驱动负载进行工作；

获取所述受试电机控制器在工作期间的若干个所述测试周期下的热应力数据。

在本实施例中通过根据电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线数据，将电源模块输入的电压转换成电动汽车电池实际工作电压，以模拟受试电机控制器在配置有不同的电动汽车电池的应用环境下的工况，在保证受试电机控制器的热应力测试的准确性的同时，无需实际配置电动汽车电池，避免了电动汽车电池出现老化导致的性能下降，对受试电机控制器的热应力测试进行的负面影响，将电动汽车电池实际工作电压传输至负载模块，根据电动汽车电池实际工作电压驱动负载模块工作，方便模拟受试电机控制器在不同测试方法条件下进行热应力测试，可以避免逐一测试方法条件变更过程中差异导致温升差异问题，以适配不同车型和配置需求，提高了热应力测试的准确性、稳定性以及效率性，测试过程自动化，智能化。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本申请。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的一种电机控制器热应力测试系统的结构示意图；

图2为本申请一个实施例提供的一种电机控制器热应力测试系统的热应力测试平台的结构示意图；

图3为本申请一个实施例提供的一种电机控制器热应力测试系统的结构示意图；

图4为本申请一个实施例提供的一种电机控制器热应力测试系统的结构示意图；

图5为本申请一个实施例提供的一种电机控制器热应力测试系统的结构示意图；

图6为本申请一个实施例提供的一种电机控制器热应力测试系统的结构示意图；

图7为本申请一个实施例提供的一种电机控制器热应力测试系统的负载模块的结构示意图；

图8为本发明提供的第一实施例的一种应用电机控制器热应力测试系统的热应力测试方法的流程示意图；

图9为本发明提供的一种电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线图；

图10为本发明提供的第一实施例的一种应用电机控制器热应力测试系统的热应力测试方法中S2的流程示意图；

图11为本发明提供的第二实施例的一种应用电机控制器热应力测试系统的热应力测试方法中S2的流程示意图；

图12为本发明提供的第三实施例的一种应用电机控制器热应力测试系统的热应力测试方法的流程示意图；

图13为本发明提供的第四实施例的一种应用电机控制器热应力测试系统的热应力测试方法的流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请中，术语“电动汽车电池”指的是与“受试电机控制器”适配电动汽车车型所可应用的电池，在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”/“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

请参阅图1，图1为本申请一个实施例提供的一种电机控制器热应力测试系统的结构示意图，该电机控制器热应力测试系统，包括电源模块1、负载模块2以及热应力测试平台3。

电源模块1的第一能量输出端与受试电机控制器4的能量输入端连接，受试电机控制器4的能量输出端与负载模块2的能量输入端连接。

受试电机控制器4根据电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线数据，将电源模块1输入的电压转换成电动汽车电池实际工作电压，将电动汽车电池实际工作电压传输至负载模块2，根据电动汽车电池实际工作电压驱动负载模块2工作，其中，所述电动汽车电池实际工作电压用于指示由该电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线数据模拟的电动汽车电池在实际工作状态下，不同时间段输出的工作电压。

热应力测试平台3包括数据采集模块31；数据采集模块31设置在受试电机控制器4上，数据采集模块31用于采集受试电机控制器4在工作期间的若干个测试周期下的热应力数据。

在一个可选的实施例中，电源模块1采用高压直流电源，用以向受试电机控制器4提供能源，受试电机控制器4的能量输入端通过动力母线与电源模块1的第一能量输出端连接。

在一个可选的实施例中，负载模块2用以为受试电机控制器4的测试提供实际工况下的负载。

在一个可选的实施例中，数据采集模块31包括若干个热电耦，若干个热电耦固定于受试电机控制器4上的若干个测试点，在受试电机控制器4在工作期间，数据采集模块31通过热电耦，采集受试电机控制器4工作期间的温度数据，用以进行热应力数据的转换，其中，热电耦统一沾点标准，以排除热应力测试的差异性。

剩余电量-开路电压曲线数据(SOC-OCV)为电动汽车电池的在SOC标定过程中非常重要的一条曲线，常在电动汽车运行了一段时间后，在车辆静置再启动前，BMS会调用这个曲线，对SOC值进行一次矫正，并通过一定的算法和其他矫正系数得到一个SOC值的更新。随着电动汽车电池的使用，电动汽车电池的后期容量会有一定衰减，为了提高对受试电动控制器的热应力测试的准确性，本发明采用的剩余电量-开路电压曲线数据为对刚出厂状态的电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线数据。

在本实施例中通过根据电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线数据，将电源模块输入的电压转换成电动汽车电池实际工作电压，以模拟受试电机控制器在配置有不同的电动汽车电池的应用环境下的工况，在保证受试电机控制器的热应力测试的准确性的同时，无需实际配置电动汽车电池，避免了电动汽车电池出现老化导致的性能下降，对受试电机控制器的热应力测试进行的负面影响，将电动汽车电池实际工作电压传输至负载模块，根据电动汽车电池实际工作电压驱动负载模块工作，方便模拟受试电机控制器在不同测试方法条件下进行热应力测试，可以避免逐一测试方法条件变更过程中差异导致温升差异问题，以适配不同车型和配置需求，提高了热应力测试的准确性、稳定性以及效率性，测试过程自动化，智能化。

在一个可选的实施例中，请参阅图2，图2为本申请一个实施例提供的一种电机控制器热应力测试系统的热应力测试平台的结构示意图，热应力测试平台3还包括数据处理模块32，具体地，所述数据处理模块32可以是工控机，能够进行信号的生成以及对信号进行处理。数据处理模块32的第一信号收发端与数据采集模块31的信号收发端连接，数据处理模块32用于接收数据采集模块31发送的温度数据进行热应力测试分析。

在一个可选的实施例中，请参阅图3，图3为本申请一个实施例提供的一种电机控制器热应力测试系统的结构示意图，系统还包括恒温箱5；受试电机控制器4设置在恒温箱5内，恒温箱5的信号收发端与数据处理模块32的第二信号收发端连接，用以向受试电机控制器4提供恒定的环境温度，数据处理模块32将恒温箱5温度设置信号传输至恒温箱5，控制恒温箱5将受试电机控制器4保持在预设的恒温工况，提高热应力测试过程的稳定性。

在一个可选的实施例中，请参阅图4，图4为本申请一个实施例提供的一种电机控制器热应力测试系统的结构示意图，系统还包括可调水箱6；可调水箱6通过冷却回路与受试电机控制器4连通；可调水箱6的信号收发端与数据处理模块32的第三信号收发端连接，数据处理模块32将温度调节信号发送至可调水箱6，控制可调水箱6向冷却回路释放冷却液，将受试电机控制器4降温至预设温度工况，以维持受试电机控制器4工作的热平衡。

在一个可选的实施例中，请参阅图5，图5为本申请一个实施例提供的一种电机控制器热应力测试系统的结构示意图，系统还包括测试台7；测试台7的第一信号收发端与受试电机控制器4的信号收发端连接，测试台7用于将电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线数据传输至受试电机控制器4。

具体地，在热应力测试开始前，测试台7接收测试人员输入的电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线数据，测试台7的第一信号收发端通过控制回路将该剩余电量-开路电压曲线数据发送至受试电机控制器4，受试电机控制器4根据剩余电量-开路电压曲线数据，将电源电压转换成电动汽车电池实际工作电压用以模拟受试电机控制器4的电动汽车电池实际工作电压，驱动负载进行工作，在一个可选的实施例中，测试台7的第一信号收发端可以通过监控回路，接收受试电机控制器4的信号收发端发送的实时变量数据，例如电压、电流以及电控等，实现了测试台7对受试电机控制器4的实时变量进行监控，反映当前受试电机控制器4的运转状况，以提高热应力测试过程的稳定性。

在一个可选的实施例中，请参阅图6，图6为本申请一个实施例提供的一种电机控制器热应力测试系统的结构示意图，系统还包括冷却装置8；冷却装置8的信号收发端与测试台7的第二信号收发端连接，测试台7将冷却控制信号传输至冷却装置8，控制冷却装置8对负载模块2进行降温，避免由于持续的热应力测试，导致负载模块2出现温度过高的问题，从而影响热应力测试的准确性。

在一个可选的实施例中，请参阅图7，图7为本申请一个实施例提供的一种电机控制器热应力测试系统的负载模块2的结构示意图，负载模块2包括负载控制器21、负载电机22以及驱动电机23；负载控制器21的能量输入端与电源模块1的第二能量输出端连接，负载控制器21的能量输出端与负载电机22的能量输入端连接，负载控制器21的第一信号收发端与测试台7的第三信号收发端连接，负载控制器21的第二信号收发端与负载电机22的信号收发端连接，负载电机22通过传动轴24与驱动电机23连接，驱动电机23的能量输入端与受试电机控制器4的能量输出端连接。

在热应力测试开始前，负载控制器21的能量输入端通过动力母线与电源模块1的第二能量输出端连接，电源模块1向负载控制器21提供能源。测试台7的第三信号收发端向负载控制器21的第一信号收发端发送负载设置数据，用于为热应力测试设置相应的负载参数。

负载控制器21根据负载设置数据，生成相应的负载控制信号，负载控制器21的第二信号收发端通过第一三相线将负载控制信号发送至负载电机22的信号收发端，控制负载电机22进行相应的负载设置，以形成热应力测试过程所需要的负载。

负载电机22通过传动轴24与驱动电机23连接，驱动电机23的能量输入端通过第二三相线与受试电机控制器4的能量输出端连接。热应力测试开始后，受试电机控制器4将电动汽车电池实际工作电压通过第二三相线传输至驱动电机23，驱动电机23进行工作，通过传动轴24带动负载电机22进行旋转，以模拟电动汽车正常工作。

请参阅图8，图8为本发明提供的第一实施例的一种应用电机控制器热应力测试系统的热应力测试方法的流程示意图，包括步骤S1～S3，具体如下：

S1：获得目标类型的电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线数据。

受试电机控制器4根据电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线数据，将电源模块1输入的电压转换成电动汽车电池实际工作电压，将电动汽车电池实际工作电压传输至负载模块2，根据电动汽车电池实际工作电压驱动负载模块2工作，其中，负载模块2用以为受试电机控制器4的测试提供实际工况下的负载。

在本实施例中，测试人员向测试台7输入目标类型的电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线数据，测试台7将获得的剩余电量-开路电压曲线数据传输至受试电机控制器4，受试电机控制器4获得目标类型的电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线数据，以模拟受试电机控制器4在配置有不同的电动汽车电池的应用环境下的工况，在保证受试电机控制器4的热应力测试的准确性的同时，无需实际配置电动汽车电池，避免了电动汽车电池出现老化导致的性能下降，对受试电机控制器4的热应力测试进行的负面影响，并且方便模拟受试电机控制器4在不同测试方法条件下进行热应力测试。

在一个可选的实施例中，测试人员向测试台7输入的需要检测的受试电动机控制器的基础参数、极限工况数据以及负载设置数据，其中，所述极限工况数据包括极限输入电压、极限输入电流、极限输入功率、极限环境温度、极限介质温度、极限介质流量、极限输出电流以及极限输出功率，作为工况衡量的唯一标准，所述负载设置数据用于指示负载电机22所需设置的参数。

具体地，测试台7根据所述需要检测的受试电动机控制器的基础参数以及极限工况数据，生成相应的参数设置信号，传输至所述受试电动机控制器，控制受试电动机控制器进行相应参数的设置，测试台7将所述负载设置数据传输至负载控制器21，控制负载电机22进行相应的负载设置，以形成热应力测试过程所需要的负载，为热应力测试进行准备工作。

S2：根据剩余电量-开路电压曲线数据，将电源电压转换成电动汽车电池实际工作电压，以模拟受试电机控制器的电动汽车电池实际工作电压，驱动负载进行工作。

在本实施例中，受试电机控制器4根据剩余电量-开路电压曲线数据，将电源电压转换成电动汽车电池实际工作电压，以模拟受试电机控制器4的电动汽车电池实际工作电压，将电动汽车电池实际工作电压传输至负载模块2，根据电动汽车电池实际工作电压驱动负载模块2工作。

具体地，请参阅图9，图9为本发明提供的一种电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线图，在SOC的中间区间(20％＜SOC＜80％)内，电动汽车电池的OCV变化极小，电动汽车电池处于平台区，在SOC的两端区间(SOC＜10％和SOC＞90％)，OCV的变化率较大。定义额定电压对应20％＜SOC＜80％区间，全性能最高电压对应80％＜SOC＜100％区间，全性能最低电压对应0＜SOC＜20％区间。受试电机控制器4可以根据SOC的中间区间、两端区间的占比，获得最低工作电压、额定工作电压以及最高工作电压运行时间的时间占比，根据最低工作电压、额定工作电压以及最高工作电压运行时间的时间占比，将测试周期划分为最低工作电压、额定工作电压以及最高工作电压对应的时间段，在相应的时间段内将电源电压转换成相应电动汽车电池实际工作电压，将电动汽车电池实际工作电压传输至负载模块2，根据电动汽车电池实际工作电压驱动负载模块2工作。

请参阅图10，图10为本发明提供的第一实施例的一种应用电机控制器热应力测试系统的热应力测试方法中S2的流程示意图，包括步骤S21～S22，具体如下：

S21：获得电流模拟工况数据。

在本实施例中，测试人员向测试台7输入电流模拟工况数据，测试台7将电流模拟工况数据传输至受试电机控制器4，其中，所述电流模拟工况数据为用于指示电动汽车电池在实际工作状态下输出的工作电流。

S22：根据电流模拟工况数据，将电源电流转换成电动汽车电池实际工作电流，以模拟受试电机控制器的电动汽车电池实际工作电流，驱动负载进行工作。

受试电机控制器4根据获得的电流模拟工况数据，将电源电流转换成电动汽车电池实际工作电流，以模拟受试电机控制器4的电动汽车电池实际工作电流，驱动负载进行工作。

请参阅图11，图11为本发明提供的第二实施例的一种应用电机控制器热应力测试系统的热应力测试方法中S2的流程示意图，还包括步骤S221，具体如下：

S221：根据预设的过载系数，将过载系数与电动汽车电池实际工作电流进行乘积，获得电动汽车电池实际工作过载电流，以模拟受试电机控制器的电动汽车电池实际工作过载电流，驱动负载进行工作。

在本实施例中，受试电机控制器4根据预设的过载系数，将所述过载系数与模拟工作电流数据进行乘积，获得电动汽车电池实际工作过载电流数据，以模拟受试电机控制器4的电动汽车电池实际工作过载电流，受试电机控制器4将电动汽车电池实际工作过载电流、电动汽车电池实际工作电压传输至负载模块2，根据电动汽车电池实际工作过载电流、电动汽车电池实际工作电压驱动负载模块2工作，以评估受试电机控制器4在不同电压条件下的过载能力，提高受试电机控制器4的过载能力测试效率。

S3：获取受试电机控制器在工作期间的若干个测试周期下的热应力数据。

在受试电机控制器4在工作期间，根据预设的若干个测试周期，数据采集模块31通过热电耦，采集受试电机控制器4工作期间的若干个测试周期下的热应力数据。

请参阅图12，图12为本发明提供的第三实施例的一种应用电机控制器热应力测试系统的热应力测试方法的流程示意图，还包括步骤S4，具体如下：

S4：根据若干个测试周期下的热应力数据，获得受试电机控制器的热应力测试结果。

在本实施例中，数据处理模块32接受数据采集模块31传输的受试电机控制器4工作期间的若干个测试周期下的热应力数据，根据若干个测试周期下的热应力数据，获得受试电机控制器4的热应力测试结果。

具体地，数据处理模块32根据若干个测试周期下的热应力数据，计算各个测试周期的平均温升数据，若连续5个测试周期的平均温升数据小于±1℃，则认为该连续5个测试周期对应的工作时间段的温升达到稳定，记录此时温度数据，作为受试电机控制器4在该工作时间段的热应力测试结果。其次，若采用所述电动汽车电池实际工作过载电流代替所述电动汽车电池实际工作电流，电动汽车电池实际工作电压维持不变，受试电机控制器4在设定的测试周期内，以所述电动汽车电池实际工作过载电流进行测试，根据热应力测试过程获取的测试点的最高温升与测试点的允许温升极限值比较，确定受试电机控制器4的过载能力。

请参阅图13，图13为本发明提供的第四实施例的一种应用电机控制器热应力测试系统的热应力测试方法的流程示意图，还包括步骤S5～S6，具体如下：

S5：获得其他模拟工况数据。

在本实施例中，测试人员向测试台输入其他模拟工况数据，其中，其他模拟工况数据包括冷却液数据以及环境温度数据，冷却液数据包括冷却液温度数据以及冷却液流量数据，所述冷却液温度数据以及环境温度数据由受试电机控制器4的实际工作环境确定。

S6：根据冷却液数据，生成温度调节信号，将温度调节信号传输至预设的可调水箱，控制可调水箱对受试电机控制器进行降温工作。

在本实施例中，测试台7根据冷却液数据，生成温度调节信号，将温度调节信号传输至预设的可调水箱6，控制可调水箱6向冷却回路释放冷却液，将受试电机控制器4降温至预设温度工况，以维持受试电机控制器4工作的热平衡。

S7：根据环境温度数据，生成恒温箱温度设置信号，将恒温箱温度设置信号传输至预设的恒温箱，控制恒温箱进行温度设置工作。

在本实施例中，测试台7根据环境温度数据，生成恒温箱5温度设置信号，将恒温箱5温度设置信号传输至预设的恒温箱5，控制恒温箱5进行温度设置工作，用以为受试电机控制器4提供恒定的环境温度。

本发明通过根据电动汽车电池的剩余电量-开路电压曲线数据，将电源模块1输入的电压转换成电动汽车电池实际工作电压，以模拟受试电机控制器4在配置有不同的电动汽车电池的应用环境下的工况，在保证受试电机控制器4的热应力测试的准确性的同时，无需实际配置电动汽车电池，避免了电动汽车电池出现老化导致的性能下降，对受试电机控制器4的热应力测试进行的负面影响，将电动汽车电池实际工作电压传输至负载模块2，根据电动汽车电池实际工作电压驱动负载模块2工作，方便模拟受试电机控制器4在不同测试方法条件下进行热应力测试，可以避免逐一测试方法条件变更过程中差异导致温升差异问题，以适配不同车型和配置需求，提高了热应力测试的准确性、稳定性以及效率性，测试过程自动化，智能化。

本申请并不局限于上述实施方式，如果对本申请的各种改动或变形不脱离本申请的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本申请的权利要求和等同技术范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变形。