电动汽车电机控制器的布局优化方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电动汽车电机控制器的布局优化方法、装置及存储介质，该方法包括：根据预设指标、母线电容模型以及功率器件的损耗模型选取所述电动汽车电机控制器所需元件类型及控制参数；根据非支配排序遗传算法对选取的元件及元件的接线端子进行布局设计，得到所述电动汽车电机控制器的布局方案。通过实施本发明专利技术，根据预设指标、母线电容模型以及功率器件的损耗模型，选取合适的元件类型，利用非支配排序遗传算法对选取的元件进行布局优化。由此，该布局优化方法使自动布局得以实现，可以获得基于现有技术下，满足工程实际的电动汽车控制器优化集成的设计，克服了人工设计效率低下，周期长的不足。周期长的不足。周期长的不足。

【技术实现步骤摘要】
电动汽车电机控制器的布局优化方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及电动汽车电机控制器设计
，具体涉及一种电动汽车电机控制器的布局优化方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]从2017年起，世界各国先后出台了燃油车的禁售时间表，电动汽车取代燃油车成为一种不可逆转的趋势，电动汽车电机控制器作为电动汽车的动力来源，减小其体积，提高功率密度是节约成本亟需解决的问题。
[0003]电动汽车电机控制器主要由母线电容、功率模块、散热器、控制电路板和驱动电路板几部分组成。目前，提高电动汽车电机控制器的功率密度的主要研究方向是：改进功率模块的封装工艺，减小功率模块的体积；提高功率模块的散热效率，减小散热器的体积；提高功率模块的开关频率，减小母线电容的体积。这三个研究方向都是针对电动汽车电机控制器局部个体进行优化，并未对功率变换器的整体布局进行考虑。
[0004]目前，电动汽车电机控制器的布局设计主要依靠人为经验，借助于三维设计软件SolidWorks和有限元软件ANSYS等进行设计。基本的人工布局设计流程如下：首先，在三维设计软件中建立各个基本组成部分的三维模型；然后根据电动汽车电机控制器实际的电气连接和外部接口的位置对每个组成部分进行排布；最后，根据电机控制器的布局形式确定散热器的几何结构和尺寸大小。在上述的设计过程中，只要有一个部分组件进行的调整就会导致其它组件的调整甚至可能导致整体布局的调整，设计效率很低。而且人工布局一次所花费的时间就很长，无法考虑所有的布局方式，所以其设计结果只能保证达到功率密度的要求，却不能保证是否有更优秀的布局方案来改进现有的布局方式。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供了涉及一种电动汽车电机控制器的布局优化方法、装置及存储介质，以解决现有技术中采用人工布局对电动汽车电机控制器进行设计费时费力的技术问题。
[0006]本专利技术提出的技术方案如下：
[0007]本专利技术实施例第一方面提供一种电动汽车电机控制器的布局优化方法，该方法包括：根据预设指标、母线电容模型以及功率器件的损耗模型选取所述电动汽车电机控制器所需元件类型及控制参数；根据非支配排序遗传算法对选取的元件及元件的接线端子进行布局设计，得到所述电动汽车电机控制器的布局方案。
[0008]可选地，根据预设指标、母线电容模型以及功率器件的损耗模型选取所述电动汽车电机控制器所需元件类型及控制参数，包括：根据所述电动汽车电机控制器的工作参数确定预设指标；根据所述预设指标建立元件数据库；根据母线电容与电压、电流纹波、开关频率的关系建立母线电容模型以及功率器件的损耗模型；基于所述元件数据库，根据所述母线电容模型以及功率器件的损耗模型选取所述电动汽车电机控制器所需元件类型及控
制参数。
[0009]可选地，基于所述元件数据库，根据所述母线电容模型以及功率器件的损耗模型选取所述电动汽车电机控制器所需元件类型及控制参数，包括：根据所述元件数据库，确定电机控制器的元件组合方案；根据所述母线电容模型以及功率器件的损耗模型计算每种元件组合方案工作参数；根据所述每种元件组合方案工作参数以及工作指标确定所述元件组合方案中最优方案；根据所述最优方案确定所述电动汽车电机控制器所需元件类型及控制参数。
[0010]可选地，根据非支配排序遗传算法对选取的元件及元件的接线端子进行布局设计，得到所述电动汽车电机控制器的布局方案，包括：以温升和杂散电感参数为优化目标，根据非支配排序遗传算法对选取的每个元件的空间位置进行优化，得到优化后的布局方案；基于非支配排序遗传算法，将所述优化后的布局方案作为初始种群进行优化，得到所述电动汽车电机控制器的布局方案。
[0011]可选地，根据非支配排序遗传算法对选取的每个元件的空间位置进行优化，得到优化后的布局方案，包括：采用随机数函数生成初始种群和子代种群；将所述初始种群和所述子代种群合并，对合并后的种群进行排序，确定父代种群；对所述父代种群进行交叉和变异操作，得到所述父代种群的子代种群；将所述父代种群的子代种群和所述父代种群合并；重复上述步骤，直到达到所需要求，确定优化后的布局方案。
[0012]可选地，将所述初始种群和所述子代种群合并，对合并后的种群进行排序，确定父代种群，包括：将所述初始种群和所述子代种群合并；根据评估函数对合并后种群中每个个体进行非支配排序；根据所述评估函数对非支配层的个体进行拥挤度计算；根据拥挤度计算结果和非支配排序结果确定父代种群。
[0013]可选地，所述评估函数由温升和杂散电感参数构成，所述评估函数通过以下公式表示：
[0014][0015]其中，Z
th
表示瞬态热阻抗网络；L
line
表示连接导线的外自感和内自感之和；L
busbar
表示母排的外自感，P表示元件的功率，T
amb
表示环境温度。
[0016]本专利技术实施例第二方面提供一种电动汽车电机控制器的布局优化系统，包括：元件确定模块，用于根据预设指标、母线电容模型以及功率器件的损耗模型选取所述电动汽车电机控制器所需元件类型及控制参数；布局优化模块，用于根据非支配排序遗传算法对选取的元件及元件的接线端子进行布局设计，得到所述电动汽车电机控制器的布局方案。
[0017]本专利技术实施例第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如本专利技术实施例第一方面及第一方面任一项所述的电动汽车电机控制器的布局优化方法。
[0018]本专利技术实施例第四方面提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如本专利技术实施例第一方面及第一方面任一项所述的电动汽车电机控制器的布局优化方法。
[0019]本专利技术提供的技术方案，具有如下效果：
[0020]本专利技术实施例提供的电动汽车电机控制器的布局优化方法、装置及存储介质，根据预设指标、母线电容模型以及功率器件的损耗模型，选取合适的元件类型，利用非支配排序遗传算法对选取的元件进行布局优化。由此，该布局优化方法使自动布局得以实现，可以获得基于现有技术下，满足工程实际的电动汽车控制器优化集成的设计，克服了人工设计效率低下，周期长的不足。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是根据本专利技术实施例的电动汽车电机控制器的布局优化方法的流程图；
[0023]图2(a)至图2(c)是根据本专利技术实施例的电动汽车电机控制器的布局优化方法中的元件布局结构示意图；
[0024]图3是根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车电机控制器的布局优化方法，其特征在于，包括：根据预设指标、母线电容模型以及功率器件的损耗模型选取所述电动汽车电机控制器所需元件类型及控制参数；根据非支配排序遗传算法对选取的元件及元件的接线端子进行布局设计，得到所述电动汽车电机控制器的布局方案。2.根据权利要求1所述的电动汽车电机控制器的布局优化方法，其特征在于，根据预设指标、母线电容模型以及功率器件的损耗模型选取所述电动汽车电机控制器所需元件类型及控制参数，包括：根据所述电动汽车电机控制器的工作参数确定预设指标；根据所述预设指标建立元件数据库；根据母线电容与电压、电流纹波、开关频率的关系建立母线电容模型以及功率器件的损耗模型；基于所述元件数据库，根据所述母线电容模型以及功率器件的损耗模型选取所述电动汽车电机控制器所需元件类型及控制参数。3.根据权利要求2所述的电动汽车电机控制器的布局优化方法，其特征在于，基于所述元件数据库，根据所述母线电容模型以及功率器件的损耗模型选取所述电动汽车电机控制器所需元件类型及控制参数，包括：根据所述元件数据库，确定电机控制器的元件组合方案；根据所述母线电容模型以及功率器件的损耗模型计算每种元件组合方案工作参数；根据所述每种元件组合方案工作参数以及工作指标确定所述元件组合方案中最优方案；根据所述最优方案确定所述电动汽车电机控制器所需元件类型及控制参数。4.根据权利要求1所述的电动汽车电机控制器的布局优化方法，其特征在于，根据非支配排序遗传算法对选取的元件及元件的接线端子进行布局设计，得到所述电动汽车电机控制器的布局方案，包括：以温升和杂散电感参数为优化目标，根据非支配排序遗传算法对选取的每个元件的空间位置进行优化，得到优化后的布局方案；基于非支配排序遗传算法，将所述优化后的布局方案作为初始种群进行优化，得到所述电动汽车电机控制器的布局方案。5.根据权利要求4所述的电动汽车电机控制器的布局优化方法，其特征在于，根据非支配排序遗传算法对选取的每个元件的空间位置进行优化，得到优化后的布局方案，包括：采...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄允昊，宁圃奇，温旭辉，曹瀚，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：