带热网络的电机仿真模型构建方法和仿真方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种带热网络的电机仿真模型构建方法和仿真方法。其中，模型构建方法包括：获取Modelica语言编写的电机各部件的热模型，所述热模型用于实现电机热网络的仿真；根据目标部件的实际形态，将所述目标部件的热模型离散为多个节点，其中，各节点的控制方程结构与所述目标部件的热模型相同，且，各节点具备至少一个输入端口和输出端口；根据所述目标部件的实际导热路径，选择各节点的输入、输出端口组合；根据各节点的尺寸和输入、输出端口组合，修改各节点控制方程中的热参数。本实施例提高建模精度和灵活性。本实施例提高建模精度和灵活性。本实施例提高建模精度和灵活性。

【技术实现步骤摘要】
带热网络的电机仿真模型构建方法和仿真方法


[0001]本专利技术涉及新能源汽车仿真技术，尤其涉及一种带热网络的电机仿真模型构建方法和仿真方法。

技术介绍

[0002]电机作为新能源汽车的重要部件之一，其性能好坏直接影响新能源汽的使用。在新能源汽车仿真建模中，建立精确的电机模型，有利于指导前期的电机选型，以及后期的整车验证。
[0003]现有技术中，通常基于Amesim、Simulink等平台进行电机建模，但Amesim中缺乏集成的热网络，Simulink平台对于冷却介质的套用十分繁琐，使得建模过程非常复杂，且难以保证建模精度和灵活性。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种带热网络的电机仿真模型构建方法和仿真方法，采用Modelica语言编写带热网络的电机仿真系统，提高建模精度和灵活性。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种带热网络的电机仿真模型构建方法，包括：获取Modelica语言编写的电机各部件的热模型，所述热模型用于实现电机热网络的仿真；根据目标部件的实际形态，将所述目标部件的热模型离散为多个节点，其中，各节点的控制方程结构与所述目标部件的热模型相同，且，各节点具备至少一个输入端口和输出端口；根据所述目标部件的实际导热路径，选择各节点的输入、输出端口组合；根据各节点的尺寸和输入、输出端口组合，修改各节点控制方程中的热参数。
[0006]第二方面，本专利技术还提供了一种带热网络的电机仿真方法，包括：获取带热网络的电机仿真模型，其中，所述电机仿真模型采用上述模型构建方法构建；根据仿真需求，设置电机各部件的热模型的启用状态；利用启用状态设置完毕的电机仿真模型，进行电机仿真。
[0007]第三方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述带热网络的电机仿真模型构建方法，或上述带热网络的电机仿真方法。
[0008]第四方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述带热网络的电机仿真模型构建方法，或上述带热网络的电机仿真方法。
[0009]本专利技术实施例基于Modelica语言的非因果特性，将电机任意部件的热模型沿热网络路径进行节点离散，每个离散的节点可以设置对应尺寸和输入、输出端口组合等参数，以匹配更准确的热参数。各节点内部无需重新建模，仍沿用所属部件模型的控制方程结构，只改变其中热参数的值。由此在保持原有热网络架构的基础上，能够灵活设置热模型的颗粒度，从而提高模型精度。此外，利用Modelica平台建立的电机模型由于可以包含介质函数包的优点，可以快速实现不同冷却介质的切换，与Amesim、Simulink等平台相比，建模速度和仿真速度均有大幅度提高。
附图说明
[0010]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。
[0011]图1是本专利技术实施例提供的一种电机本体模型的仿真原理图；图2是本专利技术实施例提供的一种带热网络的电机仿真模型构建方法的流程图；图3是本专利技术实施例提供的一种电机热网络仿真模型的示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种转子的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种转子的热阻模型的离散节点的示意图；图6是本专利技术实施例提供的一种冷却流道的热阻模型的离散节点的示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种带热网络的电机仿真方法的流程图；图8是本专利技术实施例提供的一种定子热量和转子热量计算的流程图；图9为本专利技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0012]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本专利技术所保护的范围。
[0013]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0014]在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0015]图1是本专利技术实施例提供的一种电机本体模型的仿真原理图。如图1所示，该模型
运行时根据电机的电压和转速，基于扭矩MAP图求出发电机和电动机的最大扭矩和最小扭矩；根据电机的扭矩和转速，基于效率MAP图求出发电机和电动机的效率。当最大扭矩和效率输入到计算模块中时，计算模块会根据外界控制信号、扭矩需求、最大扭矩、最小扭矩和效率计算出输出扭矩，与外界机械法兰口进行耦合计算；同时根据扭矩、转速、效率和电压计算出电机的当前的机械功率、电功率和电机电流。
[0016]基于以上的电机本体模型，图2是本专利技术实施例提供的一种带热网络的电机仿真模型构建方法的流程图。该方法适用于在电机本体模型的基础上对电机热网络进行建模的情况，由电子设备执行。如图2所示，该方法具体包括：S110、获取Modelica语言编写的电机各部件的热模型，所述热模型用于实现电机热网络的仿真。
[0017]电机热网络反映电机各部件之间的热量分布。具体的，热网络中包括多个单元节点，节点之间以热传导、热对流、热辐射中的一种进行热量传递，节点之间用热阻代替。如果将每个节点类比成电路中的元器件，可以借用电学上的KCL、KVL定律建立热平衡方程，从而求解出各部件的热量分布。
[0018]本实施例的电机热网络仿真模型，采用非因果关系的Modelica语言编写。具体的，在Modelica环境下构建电机各部件的热源模型、热阻模型，以及各部件之间的热阻模型；然后，采用Modelica语言分别编写各热阻模型的介质函数包和控制方程。其中，所述各部件包括转子、定子、前端盖、后端盖、壳体和冷却流道，转子的热阻模型包括：转子中心和前端盖之间的第一转子的热阻模型，以及转子中心和后端盖之间的第二转子的热阻模型。
[0019]图3是本专利技术实施例提供的电机热网络仿真模型的示意图，图中的每个模块为一个热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带热网络的电机仿真模型构建方法，其特征在于，包括：获取Modelica语言编写的电机各部件的热模型，所述热模型用于实现电机热网络的仿真；根据目标部件的实际形态，将所述目标部件的热模型离散为多个节点，其中，各节点的控制方程结构与所述目标部件的热模型相同，且，各节点具备至少一个输入端口和输出端口；根据所述目标部件的实际导热路径，选择各节点的输入、输出端口组合；根据各节点的尺寸和输入、输出端口组合，修改各节点控制方程中的热参数。2.根据权利要求1所述的模型构建方法，其特征在于，所述热模型包括热源模型和热阻模型；所述获取Modelica语言编写的电机各部件的热模型，包括：在Modelica环境下构建电机各部件的热源模型、热阻模型，以及各部件之间的热阻模型；采用Modelica语言分别编写各热阻模型的介质函数和控制方程；其中，所述各部件包括转子、定子、前端盖、后端盖、壳体和冷却流道，转子的热阻模型包括：转子中心和前端盖之间的第一转子的热阻模型，以及转子中心和后端盖之间的第二转子的热阻模型。3.根据权利要求2所述的模型构建方法，其特征在于，所述根据目标部件的实际形态，将所述目标部件的热模型离散为多个节点，包括：根据目标部件的实际形态，将所述目标部件的热阻模型离散为多个节点，各节点对应所述目标部件的不同部位。4.根据权利要求2所述的模型构建方法，其特征在于，所述根据所述目标部件的实际导热路径，选择各节点的输入、输出端口组合，包括：根据所述目标部件的实际导热路径，确定各节点的实际导热路径；根据导热路径与输入、输出端口组合的对应关系，选择各节点的输入、输出端口组合。5.根据权利要求4所述的模型构建方法，其特征在于，如果所述目标部件为转子，所述根据各节点的输入、输出端口组合，修改各节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯庆坤，张鹏，于秋晔，金薄，何绍清，
申请(专利权)人：中汽数据天津有限公司，
类型：发明
国别省市：