本(ben)發明涉及(ji)汽(qi)車驅動電機技術領域(yu)，特別涉及(ji)到(dao)一種集成式油冷電機零(ling)位標定方(fang)法。

背景技術：

目(mu)前應用于新能源汽車的驅動電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)類(lei)型有(you)交流異步感(gan)應電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)、永磁(ci)同步電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)、直流電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)、直流無刷電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)等，其中，永磁(ci)同步電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)因為具有(you)效率高、功率密度大的特定(ding)，使用范圍最為廣泛。

控制(zhi)永(yong)磁同步電機(ji)相對復雜，最常用的(de)(de)(de)是(shi)矢量控制(zhi)，即磁場定向控制(zhi)。這種控制(zhi)方式，需(xu)要準確獲(huo)取電機(ji)轉(zhuan)子的(de)(de)(de)實(shi)際(ji)角度。實(shi)際(ji)應用中，電機(ji)的(de)(de)(de)角位置(zhi)傳感(gan)器(qi)檢測到(dao)的(de)(de)(de)轉(zhuan)子位置(zhi)和(he)實(shi)際(ji)的(de)(de)(de)轉(zhuan)子磁場位置(zhi)之間通常存在著一個偏(pian)差(cha)(cha)，電機(ji)的(de)(de)(de)零位標定過程就是(shi)要找到(dao)這個偏(pian)差(cha)(cha)值。

目前一般采用的(de)零位(wei)(wei)(wei)(wei)標(biao)定(ding)方法，是用一個直(zhi)流(liu)電(dian)源給電(dian)機的(de)定(ding)子繞(rao)組通以小于額(e)定(ding)電(dian)流(liu)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)，將電(dian)機轉子定(ding)位(wei)(wei)(wei)(wei)到一個平衡位(wei)(wei)(wei)(wei)置，通常是所受磁場力最(zui)小的(de)位(wei)(wei)(wei)(wei)置。對(dui)于油冷(leng)電(dian)機，由于存在冷(leng)卻油的(de)粘(zhan)性等因(yin)素，電(dian)機轉子的(de)定(ding)位(wei)(wei)(wei)(wei)角(jiao)度(du)容易與理論(lun)角(jiao)度(du)有偏差，從(cong)而影響(xiang)角(jiao)位(wei)(wei)(wei)(wei)置傳感器(qi)檢測到的(de)轉子位(wei)(wei)(wei)(wei)置和實際(ji)轉子磁場之間(jian)相對(dui)角(jiao)度(du)的(de)確定(ding)，進(jin)而會影響(xiang)到電(dian)機的(de)性能。

技術實現要素：

本(ben)發明所要解決的技(ji)術問題是實現一種適用于(yu)油冷永磁同步(bu)電機零位標(biao)定的系統(tong)和方法。

為了實(shi)現上述(shu)(shu)(shu)(shu)目的(de)(de)，本發(fa)明采用(yong)(yong)的(de)(de)技術方(fang)案(an)為：電(dian)(dian)機(ji)(ji)零位標(biao)(biao)定系統，第一直流電(dian)(dian)源(yuan)為被測(ce)電(dian)(dian)機(ji)(ji)供電(dian)(dian)，所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)被測(ce)電(dian)(dian)機(ji)(ji)的(de)(de)輸(shu)出(chu)軸(zhou)與(yu)位置傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)剛性聯接(jie)，所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)位置傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)輸(shu)出(chu)被測(ce)電(dian)(dian)機(ji)(ji)的(de)(de)角度信(xin)號(hao)至(zhi)信(xin)號(hao)處理模(mo)塊，系統設(she)(she)有用(yong)(yong)于驅動被測(ce)電(dian)(dian)機(ji)(ji)勻速轉(zhuan)動的(de)(de)標(biao)(biao)準機(ji)(ji)，所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)標(biao)(biao)準機(ji)(ji)與(yu)被測(ce)電(dian)(dian)機(ji)(ji)的(de)(de)輸(shu)出(chu)軸(zhou)相聯接(jie)，所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)標(biao)(biao)準機(ji)(ji)的(de)(de)輸(shu)出(chu)軸(zhou)上設(she)(she)有扭矩(ju)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)，所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)扭矩(ju)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)輸(shu)出(chu)扭矩(ju)信(xin)號(hao)至(zhi)信(xin)號(hao)處理模(mo)塊。

所述標準機為(wei)標準電機或測功機。

所述標(biao)準機經驅動模(mo)塊由第(di)二直流電(dian)源供電(dian)。

所述信(xin)號處理(li)模塊(kuai)輸出信(xin)號至數據存(cun)(cun)儲模塊(kuai)存(cun)(cun)儲。

所(suo)述被測電(dian)(dian)機(ji)為(wei)混合動力汽車的(de)動力電(dian)(dian)機(ji)。

基(ji)于所述電機(ji)零位標(biao)定系統的標(biao)定方法(fa)：

步驟1、第一直(zhi)流(liu)電(dian)源給被測電(dian)機(ji)通2/3額定電(dian)流(liu)幅值的(de)電(dian)流(liu)；

步驟2、第(di)二直(zhi)流(liu)電(dian)源給驅(qu)動模塊(kuai)供電(dian)，驅(qu)動模塊(kuai)為標準機(ji)輸出(chu)三相電(dian)流(liu)，標準機(ji)驅(qu)動被(bei)測電(dian)機(ji)勻速轉動；

步驟(zou)3、位置(zhi)傳(chuan)感器和扭(niu)矩傳(chuan)感器獲取信號，扭(niu)矩最大(da)的位置(zhi)角度(du)記為θ1，與扭(niu)矩最大(da)位置(zhi)相對應(ying)的位置(zhi)角度(du)記為θ2；

步驟4、取θ1和θ2的(de)差(cha)值，記(ji)為δθ；

步驟(zou)5、記電(dian)機零(ling)位的允(yun)許閾值為(wei)(wei)α，若∣δθ∣≤α，則(ze)視為(wei)(wei)有(you)效(xiao)，進行下(xia)一步；若∣δθ∣≥α，則(ze)視為(wei)(wei)操作有(you)誤(wu)，重(zhong)復步驟(zou)1-步驟(zou)4，若仍(reng)然出現∣δθ∣≥α，則(ze)視為(wei)(wei)被測電(dian)機存在(zai)問題，判斷為(wei)(wei)標零(ling)失敗；

步(bu)驟6、δθ計(ji)為電(dian)機的零位。

重復步驟(zou)1-5三次以上(shang)，獲取δθ的平均值，記為(wei)(wei)β，作為(wei)(wei)電機的零位。

所(suo)述(shu)步驟(zou)1開始前，通(tong)過第一直流電(dian)(dian)(dian)源給(gei)被測(ce)電(dian)(dian)(dian)機通(tong)2/3額定電(dian)(dian)(dian)流幅值的電(dian)(dian)(dian)流，待被測(ce)電(dian)(dian)(dian)機的轉子(zi)靜止后，通(tong)過外(wai)力撥動待被測(ce)電(dian)(dian)(dian)機轉子(zi)軸(zhou)至另(ling)一電(dian)(dian)(dian)角(jiao)度位(wei)置后撤(che)掉外(wai)力后，觀察轉子(zi)是否(fou)會重(zhong)新旋轉至首次靜止的位(wei)置。

本(ben)發明用(yong)于(yu)油(you)冷(leng)(leng)電(dian)機的(de)零位標(biao)(biao)定(ding)(ding)，特別是可(ke)以應用(yong)于(yu)混合動力汽車集成式油(you)冷(leng)(leng)電(dian)機，不同(tong)于(yu)傳統零位標(biao)(biao)定(ding)(ding)過程(cheng)將電(dian)機轉子定(ding)(ding)位在受力最小的(de)位置(zhi)，容(rong)易導致定(ding)(ding)位不準(zhun)確(que)，本(ben)發明模(mo)擬電(dian)機磁場定(ding)(ding)向控制(zhi)實際工作(zuo)過程(cheng)，通過識別電(dian)機轉子受力最大(da)的(de)位置(zhi)，可(ke)避免冷(leng)(leng)卻(que)油(you)對零位標(biao)(biao)定(ding)(ding)精(jing)度的(de)影響，實現準(zhun)確(que)、高效的(de)零位標(biao)(biao)定(ding)(ding)。

附圖說明

下面對本發明說明書中每幅附(fu)圖表達的內(nei)容及圖中的標(biao)記作簡要(yao)說明：

圖1為電機零位標定(ding)系統結構框圖；

圖2為(wei)電機零位標(biao)定方法流程圖；

上述圖中的標記均為(wei)：1、被測電機(ji)；2、位置(zhi)傳感(gan)(gan)器；3、扭矩傳感(gan)(gan)器；4、標準機(ji)；5、驅(qu)動模塊(kuai)；6、信號處理(li)模塊(kuai)；7、數據存儲模塊(kuai)；8、第(di)一直流電源(yuan)；9、第(di)二直流電源(yuan)。

具體實施方式

如圖1所示(shi)，電機(ji)零(ling)(ling)位標(biao)定系統將標(biao)準(zhun)機(ji)4與被測電機(ji)1的(de)輸(shu)出(chu)(chu)軸相聯接，標(biao)準(zhun)機(ji)4一般采(cai)用(yong)標(biao)準(zhun)電機(ji)或測功機(ji)，電機(ji)位置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)2與被測電機(ji)1軸剛(gang)性(xing)聯接，電機(ji)位置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)2用(yong)于輸(shu)出(chu)(chu)電機(ji)轉子的(de)角(jiao)度(du)信號，被測電機(ji)1和(he)位置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)2的(de)聯接方(fang)式(shi)和(he)位置(zhi)角(jiao)度(du)應和(he)實際安(an)裝(zhuang)情況(kuang)一致，可以將被測電機(ji)1和(he)位置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)2按(an)使(shi)用(yong)需求(qiu)聯接牢靠，作為一個整體進行零(ling)(ling)位標(biao)定。

標準機(ji)(ji)4的輸出軸上設有扭矩(ju)傳感器(qi)(qi)3，扭矩(ju)測量儀用于(yu)測量電(dian)機(ji)(ji)軸上的實際扭矩(ju)，標準機(ji)(ji)4用于(yu)驅動(dong)被測電(dian)機(ji)(ji)1勻速轉動(dong)，信號處理(li)模(mo)塊6用于(yu)接收電(dian)機(ji)(ji)位置傳感器(qi)(qi)2和扭矩(ju)傳感器(qi)(qi)3反饋的信號并進行處理(li)，數據存儲模(mo)塊7用于(yu)存儲零位信息。

直流(liu)電(dian)源(yuan)產生(sheng)兩相(xiang)電(dian)壓(ya)，輸出給被(bei)測(ce)(ce)電(dian)機(ji)(ji)1，轉子(zi)(zi)在(zai)定子(zi)(zi)磁場里受(shou)電(dian)磁力(li)作(zuo)用。被(bei)測(ce)(ce)電(dian)機(ji)(ji)1在(zai)標(biao)準電(dian)機(ji)(ji)/測(ce)(ce)功機(ji)(ji)驅動下勻(yun)速旋轉。扭矩(ju)測(ce)(ce)量儀(yi)和位(wei)(wei)置傳感器2分別反(fan)饋轉子(zi)(zi)軸(zhou)受(shou)力(li)情況(kuang)和被(bei)測(ce)(ce)電(dian)機(ji)(ji)1轉子(zi)(zi)實際位(wei)(wei)置信號(hao)(hao)給信號(hao)(hao)處理(li)模(mo)塊(kuai)6，信號(hao)(hao)處理(li)模(mo)塊(kuai)6以扭矩(ju)信號(hao)(hao)的波峰為基準，計算出扭矩(ju)信號(hao)(hao)和位(wei)(wei)置傳感器2信號(hao)(hao)的相(xiang)位(wei)(wei)差值，并將該值作(zuo)為電(dian)機(ji)(ji)的零位(wei)(wei)記錄(lu)到數(shu)據(ju)存儲模(mo)塊(kuai)7中。

基于(yu)上述電機零位標(biao)定(ding)系統(tong)，如(ru)圖2所示標(biao)定(ding)方法如(ru)下(xia)：

通(tong)過(guo)(guo)第一(yi)直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)源8給被(bei)測(ce)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)1通(tong)2/3額定電(dian)(dian)(dian)流(liu)幅值(zhi)的電(dian)(dian)(dian)流(liu)，電(dian)(dian)(dian)流(liu)從a相進，b相出，此時(shi)，被(bei)測(ce)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)1定子(zi)會產生定向的磁場，被(bei)測(ce)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)1轉(zhuan)(zhuan)子(zi)在該磁場力的作(zuo)用下，沿轉(zhuan)(zhuan)子(zi)軸心(xin)線產生旋轉(zhuan)(zhuan)運動(dong)，理論上會旋轉(zhuan)(zhuan)至(zhi)-30°電(dian)(dian)(dian)角(jiao)(jiao)度的位置，待轉(zhuan)(zhuan)子(zi)靜(jing)止后，通(tong)過(guo)(guo)外力撥動(dong)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)軸至(zhi)另一(yi)角(jiao)(jiao)度位置，撤掉外力后，觀察轉(zhuan)(zhuan)子(zi)是(shi)否會重新旋轉(zhuan)(zhuan)至(zhi)首次靜(jing)止的位置；

待(dai)轉子受力平衡后執行以下步驟：

步驟1、第(di)一(yi)直(zhi)流(liu)電(dian)源8繼續給被測電(dian)機1通2/3額(e)定電(dian)流(liu)幅值的電(dian)流(liu)；

步驟2、第二直流電(dian)源9給驅(qu)動模(mo)塊5供(gong)電(dian)，驅(qu)動模(mo)塊5為標準(zhun)機4輸(shu)出三相電(dian)流，標準(zhun)機4采(cai)用轉(zhuan)速控(kong)制模(mo)式(shi)，驅(qu)動被測電(dian)機1勻速轉(zhuan)動；；

步驟3、待被測(ce)(ce)電(dian)(dian)機1轉(zhuan)動(dong)平(ping)穩后，電(dian)(dian)機位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)傳(chuan)(chuan)感器2和扭矩(ju)(ju)(ju)測(ce)(ce)量儀(yi)分別采集電(dian)(dian)機轉(zhuan)子(zi)(zi)的角(jiao)度(du)信(xin)(xin)(xin)號(hao)和轉(zhuan)子(zi)(zi)軸(zhou)(zhou)上的扭矩(ju)(ju)(ju)信(xin)(xin)(xin)號(hao)，并將上述(shu)信(xin)(xin)(xin)號(hao)反饋至信(xin)(xin)(xin)號(hao)處(chu)理(li)(li)模(mo)塊6中，信(xin)(xin)(xin)號(hao)處(chu)理(li)(li)模(mo)塊6對(dui)(dui)電(dian)(dian)機轉(zhuan)子(zi)(zi)的角(jiao)度(du)信(xin)(xin)(xin)號(hao)和轉(zhuan)子(zi)(zi)軸(zhou)(zhou)上的扭矩(ju)(ju)(ju)信(xin)(xin)(xin)號(hao)進行處(chu)理(li)(li)，轉(zhuan)子(zi)(zi)軸(zhou)(zhou)上的扭矩(ju)(ju)(ju)最大的位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)，即扭矩(ju)(ju)(ju)信(xin)(xin)(xin)號(hao)的波峰(feng)，出現(xian)的位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)角(jiao)度(du)記為(wei)θ1(按扭矩(ju)(ju)(ju)測(ce)(ce)量儀(yi)對(dui)(dui)正負扭矩(ju)(ju)(ju)的定義不同，扭矩(ju)(ju)(ju)波峰(feng)相(xiang)位(wei)(wei)會出現(xian)在-120°或60°電(dian)(dian)角(jiao)度(du)位(wei)(wei)置(zhi)(zhi))；同時記錄與扭矩(ju)(ju)(ju)信(xin)(xin)(xin)號(hao)波峰(feng)位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)相(xiang)對(dui)(dui)應的位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)(波谷位(wei)(wei)置(zhi)(zhi))傳(chuan)(chuan)感器信(xin)(xin)(xin)號(hao)，該角(jiao)度(du)記為(wei)θ2；

步(bu)驟4、取θ1和(he)θ2的差值(zhi)，記為δθ，即δθ＝θ2-θ1；

步(bu)驟(zou)(zou)5、記電機(ji)零位(wei)的(de)允許(xu)閾值為α，若∣δθ∣≤α，則視為有效，進行下一步(bu)；若∣δθ∣≥α，則視為操作有誤，重復步(bu)驟(zou)(zou)1～步(bu)驟(zou)(zou)4，若仍然出現(xian)∣δθ∣≥α，則視為被(bei)測電機(ji)1存在問(wen)題(ti)，判(pan)斷為標零失(shi)敗；

步(bu)驟6、重(zhong)復以上步(bu)驟3次，取(qu)3次δθ的平均值(zhi)，記為(wei)β，作為(wei)電機的零位(wei)，并記錄(lu)到數據(ju)存儲模塊7中。電機工作時，讀(du)取(qu)旋轉變壓器信號，并用角度補償值(zhi)β做校(xiao)正，實現(xian)精確(que)的磁場定向控(kong)制。

上面結合(he)附(fu)圖(tu)對本(ben)發明(ming)進(jin)行了示例性描述，顯然本(ben)發明(ming)具體(ti)實現并不(bu)受上述方式的(de)(de)限制(zhi)，只要采用了本(ben)發明(ming)的(de)(de)方法構(gou)思和技術方案進(jin)行的(de)(de)各種(zhong)非實質性的(de)(de)改進(jin)，或未經改進(jin)將本(ben)發明(ming)的(de)(de)構(gou)思和技術方案直接(jie)應用于(yu)其它場合(he)的(de)(de)，均在本(ben)發明(ming)的(de)(de)保(bao)護(hu)范圍之內。

技術特征：

技術總結
本發明揭示了一種電機零位標定系統，第一直流電源為被測電機供電，所述被測電機的輸出軸與位置傳感器剛性聯接，所述位置傳感器輸出被測電機的角度信號至信號處理模塊，系統設有用于驅動被測電機勻速轉動的標準機，所述標準機與被測電機的輸出軸相聯接，所述標準機的輸出軸上設有扭矩傳感器，所述扭矩傳感器輸出扭矩信號至信號處理模塊。本發明用于油冷電機的零位標定，特別是可以應用于混合動力汽車集成式油冷電機，不同于傳統零位標定過程將電機轉子定位在受力最小的位置，容易導致定位不準確，本發明模擬電機磁場定向控制實際工作過程，通過識別電機轉子受力最大的位置，可避免冷卻油對零位標定精度的影響，實現準確、高效的零位標定。

技術研發人員：任宗丹
受保護的技術使用者：奇瑞汽車股份有限公司
技術研發日：2017.07.21
技術公布日：2017.09.15