点击返回成果展示页面

完成单位：合肥工业大学、合肥阳光电动力科技有限公司、阳光电源股份有限公司

主要完成人：杨淑英、马铭遥、李飞、王涵宇、于安博、陈文杰、张兴、李晨、曹朋朋、秦龙

项目亮点

本项目针对新能源汽车电驱动系统运行特点和技术需求，在参数和状态量辨识、电流和转矩控制、功率器件结温在线监测等方面开展研究，取得了丰硕的技术和理论成果，实现了电机参数和位置的高精度辨识，实现了电流和转矩的高性能控制，实现了功率器件结温的全工况非介入式在线估算，推动了阳光电源公司电驱动系列产品的更新换代，提升了产品的核心竞争力。

项目介绍

 交通电气化是优化能源结构、抑制碳排放的重要途径，对“碳达峰”和“碳中和”目标有着重要的意义。在系列政策激励下，新能源汽车得到快速发展，中国已成为新能源汽车产销量第一的大国，并且制定了“力争经过十年持续努力，迈入世界汽车强国行列”的总目标。《新能源汽车发展规划（2021-2035）》指出要在“三大电”取得关键技术重大突破，探索新一代车用电机驱动系统解决方案。电控部在控制性能和运行可靠性方面依然存在亟待解决的核心技术问题，且解决的程度直接关系到新能源汽车的驾乘舒适性和道路交通安全性。磁场定向和电流控制是决定控制性能的关键因素，现有方案存在精度不高、稳定性差、参数鲁棒性不足等问题；运行可靠性的关键在温度监测，当前方案存在运算量大、难以在线实施等问题。鉴于此，本项目对相关核心技术深入开展研究，取得了丰硕的科技和理论成果，全面提升了电驱动系统的运行性能，推动了阳光电源公司电驱动系列产品的更新换代。目前研究成果已获得了12万辆的装车应用。

     (1) 参数和状态量在线辨识技术

     提出了自适应参数辨识方案的统一数学模型，为辨识方案的研究奠定了理论基础，并基于该理论成果对现有方案进行了改进，弥补了现有方案的不足；发明了磁链观测器和基于磁链的多参数并行辨识方案，辨识误差小于3%；提出了高频信号注入法的优化解调算法，将初始位置角估计误差缩小到1度以内，收敛时间缩小为8ms；发明的统一相位补偿方案，将低速旋转状态下的位置辨识误差缩小到3度以内；设计的过渡区高频信号优化注入复合辨识方案，将位置估计误差降低到6度以内，并减小了高频信号注入的速度区段。

     (2) 高性能控制技术

     发明了基于增益连续光滑非线性校正函数的扩张状态观测器，克服了常规扩张状态观测器分段函数在不同函数间切换时存在的抖振问题，提升了小误差区域的增益，基于此研发的电流环抗扰算法，在参数偏差200%情况下，响应时间依然小于6ms；发明了强参数鲁棒性、高动态性能的转矩观测算法，使得转矩的跟踪误差小于2%。

    (3) 结温在线监测

    构建的低阶紧凑型热网络模型，不仅适合多芯片场合，而且具有精度高、运算量小的优势，实现了全工况非介入式功率器件器件结温在线估算，其稳态误差小于4摄氏度，瞬态误差小于7摄氏度；提出叠加零序分量的冗余状态监测方法，实现了在线无干扰监测；提出了结温主动平抑技术，实现了电热参数的综合优化。

项目图片

项目完成单位

1. 合肥工业大学 

合肥工业大学是教育部直属重点大学、国家“211”重点建设学校和“985工程”优势学科创新平台建设高校，是教育部、工业和信息化部与安徽省共建高校，是本项目第一完成单位。

科技创新方面：围绕项目关键技术，立足于电气工程一级学科和电力电子与电力传动国家重点学科、安徽省变频电机及控制系统工程技术研究中心等，对项目中的相关研究内容进行理论研究和实验验证，在电机参数辨识、位置观测、高性能电流控制、以及功率器件结温监测等方面获得了丰硕的理论成果，提升了电机参数辨识精度、位置辨识精度，提升了电驱动系统电流/转矩控制性能和运行可靠性。研究成果成功应用于合作企业，推动其产品的性能的提升。

项目研究过程中，我校投入教授3名、副教授1名、讲师1名，博士和硕士研究生多名。研究成果形成了论文和发明专利。对本项目的创新点1，2，3，4均做出了贡献，并协助合作企业开展了研究成果的应用和转化，增强了合作企业产品竞争力。

2. 合肥阳光电动力科技有限公司

合肥阳光电动力科技有限公司是阳光电源股份有限公司的全资子公司。立足集团研发平台、制造经验及供应链优势，汇集高层次汽车电子人才，致力于为新能源汽车提供高品质的电控产品。公司已连续多年为优质新能源乘用车、商用车企业提供产品及服务。各类产品凭借优异的设计，荣获多项奖项和荣誉。在本项目执行期间先后承担了安徽省科技重大专项2项和安徽省发改委新能源汽车创新工程项目。

在转子时间常数在线辨识和初始位置辨识方面开展了研究，取得了较好的研究成果。在结构设计和热设计方面进行了设计和仿真验证，为本项目研究工作的开展创造了实验条件。设计了一种集成的、在线的、可以进行内外侧IGBT模块监测的监测系统。负责本项目研究成果的推广，获得了较好的市场装车应用。

3.  阳光电源股份有限公司

阳光电源自1997年成立以来，始终专注于电力转换技术，先后承担了20余项国家重大科技计划项目，主持起草了多项国家标准、行业标准，是行业内为数极少的掌握多项自主核心技术的企业之一。阳光电源公司在逆变器领域多年的技术积累，为项目的开展提供技术支持。对本项目的主要贡献表现在热设计、结构设计、温度检测、以及控制策略等方面，如强迫风冷散热结构优化、高功率密度电驱动系统的热设计等。

第一完成人简介

杨淑英

教授 合肥工业大学

杨淑英，工学博士，合肥工业大学教授，博士生导师，中国电工技术学会电力电子学会理事、中国电源学会变频专委会委员、中国电源学会交通电气化专委会委员。主要研究方向包括新能源汽车电驱动拓扑及控制策略、风力发电变流驱动技术和先进控制策略等。近年来，主持课题主要有：国家自然科学基金青年基金项目、国家自然科学基金面上项目、教育部博士点基金项目、安徽省自然科学基金、台达电力电子科教发展计划重点项目以及企业委托项目多项。长期与新能源领域龙头企业阳光电源股份有限公司开展紧密的产、学、研合作，直接参与了其风电变流器、新能源汽车驱动控制器等产品的研发工作。以第一完成人发表SCI/EI收录学术论文50+篇，获授权发明专利30+项，参加撰写专著2部、教材1部，获安徽省科技进步二等奖1项。