混合動力和電動汽車高壓電氣導線線徑選擇方法技術

本發明專利技術涉及一種混合動力和電動汽車高壓電氣導線線徑選擇方法，其特征在于，包括以下步驟：1)建立車輛模型，進行電氣負載仿真，獲得高壓導線電流曲線；2)建立導線模型，根據所述高壓導線電流曲線進行導線熱仿真，獲得高壓導線實時溫升數據；3)根據所述高壓導線實時溫升數據選擇初始導線線徑；4)判斷所選擇的初始導線線徑是否滿足溫升條件，若是，則將所選擇的導線線徑作為最終值，若否，則返回步驟2)。與現有技術相比，本發明專利技術具有線徑選擇準確、精度高等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及混合動力和電動汽車領域，尤其是涉及一種混合動力和電動汽車高壓電氣導線線徑選擇方法。
技術介紹
汽車的驅動能量來源正從內燃機切換為化學電池，如果繼續沿用低壓導線的線徑選擇方法—Isotemp曲線方法，解決高壓導線的設計問題，可能導致錯誤的設計。高壓導線連接高壓部件，諸如電池包、逆變器和驅動電機。這些部件用于滿足整車驅動和制動能量回饋的功率和能量需求。在整車運行期間，連接高壓部件的回路上的電流會劇烈波動。Isotemp曲線方法僅能處理穩態電流情況。因此，如果沿用到高壓導線的設計，可能導致錯誤的結果。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種線徑選擇準確、精度高的混合動力和電動汽車高壓電氣導線線徑選擇方法。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：一種混合動力和電動汽車高壓電氣導線線徑選擇方法，包括以下步驟：1)建立車輛模型，進行電氣負載仿真，獲得高壓導線電流曲線；2)建立導線模型，根據所述高壓導線電流曲線進行導線熱仿真，獲得高壓導線實時溫升數據；3)根據所述高壓導線實時溫升數據選擇初始導線線徑；4)判斷所選擇的初始導線線徑是否滿足溫升條件，若是，則將所選擇的導線線徑作為最終值，若否，則返回步驟2)。所述車輛模型包括駕駛條件模塊、車輛動力學模塊、機械傳動模塊、驅動電機模塊、逆變器模塊和電池包模塊。所述車輛模型還包括電機控制器模塊和電池控制器模塊。所述步驟1)具體為：101)建立車輛模型，設定車輛運行狀態和車輛參數，并計算高壓電氣負載的直流和交流電流；102)對車輛模型進行仿真，獲得仿真測試的高壓電氣負載的直流和交流電流；103)判斷步驟101)中的計算值與步驟102)中的測試值是否匹配，若是，則輸出仿真測試的高壓導線電流曲線，若否，則修改車輛模型，返回步驟101)。所述步驟2)具體為：201)建立導線模型，設定環境溫度和導線參數，選擇導線線徑的最小可選值；202)將所述高壓導線電流曲線作為導線模型的輸入，進行導線熱仿真，獲得仿真測試的導線導體線芯和絕緣體表面的溫升；203)計算導線導體線芯和絕緣體表面的溫升；204)判斷步驟202)的測試值與步驟203)的計算值是否匹配，若是，則輸出仿真測試的高壓導線實時溫升數據，若否，則修改導線模型，返回步驟203)。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點：(1)本專利技術根據高壓導線的特性，設定了一種新方法，根據真實負載電流曲線計算高壓導線的導體線芯和絕緣體表面溫升，然后根據溫升數據選擇導線線徑，線徑選擇準確，適用于選擇高壓電氣線束的線徑。(2)本專利技術在建立車輛模型和導線模型時，結合試驗數據通過部分參數標定修正，模型精度高。(3)本專利技術可有效解決高壓導線的設計問題，進而保證汽車使用的安全性。附圖說明圖1為電動車中一個示例性的高壓導線系統的結構示意圖；圖2為本專利技術線徑選擇方法的流程示意圖；圖3為本專利技術車輛模型的一個示例性架構；圖4為本專利技術導線模型的一個示例性架構。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術進行詳細說明。下面描述的方法可以用于
任何混合動力和電動汽車。高壓部件用于驅動車輛。電動車輛單獨使用電池驅動，混合動力車輛使用內燃機和電池共同驅動。本專利技術所知的高壓是指大于60伏的電壓。如圖1所示，顯示了電動車中一個示例性的高壓導線系統00。系統00包含一個高壓電池包30，通過交流插頭10和車載充電機20可以接受來自車輛外界的充電。高壓電池包30經過一個DC-DC轉換器40，向12V系統50(例如蓄電池和低壓負載)提供電力。高壓電池包30也向電加熱器70和電動空調80(包括空調逆變器81和空調壓縮機82)提供電力。高壓電池包30的大部分能量和功率用于向逆變器60供電，后者將高壓直流電轉換為高壓交流電激勵驅動電機90。在車輛制動期間，驅動電機90和逆變器60將制動能量轉換為高壓直流電提供給高壓電池包進行充電。其中，高壓連接回路11、21、22、31、32、33、34、35、36、37、38、61、62、63在高壓部件中分配和傳輸高壓電氣功率。特別地，高壓直流回路31、32和高壓交流回路61、62、63傳遞的電流隨著車輛的速度和加速度的變化而劇烈波動。對高壓線束設計而言，傳統的Isotemp曲線方法被沿用，來選擇高壓導線的線徑。Isotemp曲線假設高壓線束承載的電流是穩定不變的，即始終是穩態。然而，對高壓連接回路31、32、61、62、63而言，這樣的假設并不成立，因為實際電流是動態的而且波動劇烈。因此，一個新的方法被提出來，用于選擇高壓電氣線束的線徑。本專利技術實施例提供一種混合動力和電動汽車高壓電氣導線線徑選擇方法，首先根據真實負載電流曲線計算高壓導線的導體線芯和絕緣體表面溫升，然后根據溫升數據選擇導線線徑。該方法由三個步驟組成：1)電氣負載仿真和試驗；2)導線熱仿真和試驗，3)車載試驗驗證。步驟1)引入了一個車輛模型仿真模擬電氣負載的電流行為特性，步驟2)引入了一個導線模型仿真模擬導線的溫升特性，這兩個模型都首先基于理論分析構建，然后結合試驗數據通過部分參數標定修正，以達到滿意的精度要求。如圖2所示，本實施例方法100具體包括以下步驟：步驟101，開始。步驟102，設定車輛運行條件。車輛運行條件包括駕駛工況(速度軌跡的時間曲線)和道路坡度。步驟103，設定車輛參數，諸如風阻系數，輪胎滾動阻力系數，車輛橫截面積，輪胎半徑，后軸主減速比，傳動齒輪系的齒數比，機械特性和驅動電機的效率圖譜，逆變器的峰值功率和效率圖譜，車輛的制動能量回收特性，電池充電狀態SOC范圍，電池的額定容量和額定電壓，等等。這些參數定義了電機輸出軸上的負載功率和負載扭矩請求，同時也決定了高壓電池包的電流和電壓曲線。步驟104，設置車輛參數完成后，高壓電氣連接的交直流回路電流可以通過車輛仿真模型計算，計算高壓電氣負載的直流和交流電流。圖3是一個框圖說明車輛模型的一個示例性架構。車輛模型的一個示例性架構如結構框圖200，包括駕駛條件模塊210、車輛動力學模塊220、機械傳動模塊230、電機控制器模塊240、驅動電機模塊250、逆變器模塊260、制動能量回收控制器模塊270和高壓電池模塊280。駕駛條件模塊210輸出隨時間變化的速度軌跡，通過連接211到車輛動力學模塊220。用戶可以選擇標準或者客制化的駕駛循環，諸如歐洲新駕駛循環工況(NEDC)、美國城市駕駛循環工況(UDDS)或者日本駕駛循環工況(J1015)。駕駛條件210提供的另一個選項是道路坡度，可以定義為時間的函數或者是一個固定的值。車輛動力學模塊220的功能是計算車輛驅動力要求，經過連接221，結算結果傳遞到機械傳動模塊230。眾所周知，車輛驅動力是靜摩擦力、滾動阻力、風阻和加速度力加總之和。所有這些力都是車速的函數。因此，車輛動力學模塊220獲得的驅動力是根據駕駛條件模塊210傳遞的車速數據而計算得出的。機械傳動模塊230由車輪、后橋主減速器、簡單或復雜的傳動齒輪系組成。機械傳動模塊230模擬車輛的真實傳動系以反映從車輪到驅動電機輸出軸的轉速和扭矩的傳遞關系。機械傳動模塊230的結構和參數可以根據實際的傳動系統來設定。機械傳動模塊230通過連接231向電機控制器模塊240提供車輛負載扭矩和轉速的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種混合動力和電動汽車高壓電氣導線線徑選擇方法，其特征在于，包括以下步驟：1)建立車輛模型，進行電氣負載仿真，獲得高壓導線電流曲線；2)建立導線模型，根據所述高壓導線電流曲線進行導線熱仿真，獲得高壓導線實時溫升數據；3)根據所述高壓導線實時溫升數據選擇初始導線線徑；4)判斷所選擇的初始導線線徑是否滿足溫升條件，若是，則將所選擇的導線線徑作為最終值，若否，則返回步驟2)。

【技術特征摘要】
1.一種混合動力和電動汽車高壓電氣導線線徑選擇方法，其特征在于，包括以下步驟：1)建立車輛模型，進行電氣負載仿真，獲得高壓導線電流曲線；2)建立導線模型，根據所述高壓導線電流曲線進行導線熱仿真，獲得高壓導線實時溫升數據；3)根據所述高壓導線實時溫升數據選擇初始導線線徑；4)判斷所選擇的初始導線線徑是否滿足溫升條件，若是，則將所選擇的導線線徑作為最終值，若否，則返回步驟2)。2.根據權利要求1所述的一種混合動力和電動汽車高壓電氣導線線徑選擇方法，其特征在于，所述車輛模型包括駕駛條件模塊、車輛動力學模塊、機械傳動模塊、驅動電機模塊、逆變器模塊和電池包模塊。3.根據權利要求2所述的一種混合動力和電動汽車高壓電氣導線線徑選擇方法，其特征在于，所述車輛模型還包括電機控制器模塊和電池控制器模塊。4.根據權利要求1所述的一種混合動力和電動汽車高壓電氣導線線徑選擇方法，其特征在于，所述步驟1)具體為：101)建立車輛模型，設定車輛運行條件和車輛參數，并計算...

【專利技術屬性】
技術研發人員：粟亮，孫韜，王成君，楊曉軍，
申請(專利權)人：德爾福派克電氣系統有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31