60a充电机1到10档调节原理

快速充电技术是促进电动汽车发展的关键技术之一。但电动汽车使用环境复杂，在高温日照天气下汽车内部温度极高，若车载充电器长时间工作在较高的功率下，其内部功率器件发热情况严重，可引起各种失效故障。因此充电机在高温环境下应采取控温手段，降低功率器件温升，提高设备运行安全性。

为此，国内外已有部分学者开始研究功率智能控制技术^[1]，该技术主要是一种温度闭环控制方法，通过实时获取功率器件的工作温度，调整输入功率以提高功率器件运行的可靠性。但电动车辆在路面较为颠簸的路况下行驶时，功率器件温升不易直接获取，因此也难以完成其功率智能控制。为此，文献[2-3]提出了非稳态测量方法，通过对功率器件暂态温升过程的测量即可建立热路模型，但该模型重点关注温升动态过程，未计及器件温度、工作电流及环境温度之间的联系，不利于实现功率设备的热保护。

针对充电机充电方式可控的特点，本文提出基于功率器件集中参数热路模型的智能功率调节方法。该方法不需直接测量功率器件温升情况，只依据当前环境温度和输入功率，即可实现功率器件的热保护。

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充电机智能功率调节方法原理

由于充电机内部各器件热功耗与散热条件不同，在相同工作条件下，各功率器件温升也不相同，需确保全部器件工作温度不超过安全温度。因此需确定温升最恶劣的功率器件。同时车载充电机功率器件温升难以直接测量，因此需离线状态下建立此器件热路模型。其主要原理如图1所示。

智能功率调节部分即可以利用此热路模型，构建功率器件温升及和输出电流的闭环控制策略，该控制策略可据器件温升限制调整充电机输入功率，实现充电机温升保护。

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功率器件集中参数热路模型及其参数估计

2.1 集中参数热路模型原理

对于边界不好确定的热路模型，可通过集中参数法建立功率器件温升模型^[4]。集中参数法的优势在于易于实现，直观可靠，精度高，可实现温升曲线的拟合。

集中参数热路模型通常将功率器件和散热器视为整体，一般情况下功率器件热阻远小于散热器热阻，则功率器件热阻相对于散热器热阻可被忽略(即毕渥数B_i<1)^[2]。因此，功率器件热传导过程可等效为图2所示的集中热路模型。

图2中P_d为功率器件热流量，T_w为功率器件温度，C_th为功率器件至环境之间的集中热容，R_th为功率器件至环境之间的集中热阻，T_a为环境温度。根据热电类比理论^[5]，热路问题可借用电路理论，因此功率器件达到稳态时的温度：

可见，当集中热阻不变的情况下，功率器件稳态温度决定于环境温度、输入功率和效率的变化，因此可以将上式简化为一般表达式：