CN101261162B - 混合动力汽车起动发电一体化电机温度场测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车用起动发电一体化电机的定子和转子温度场测量系统，贴片式定子温度传感器布置在ISG电机定子的不同绕组线圈间隙中，其信号输出引线与A/D转换器相连，并通过A/D转换器与计算机相连；贴片式转子温度传感器布置在ISG电机转子的磁钢片中，其信号输出线与电机转子外缘的信号输出触点的相连，通过测量探头将信号输入到A/D转换器中，再传入计算机。通过ISG电机温度场测试，能够得出ISG电机定功率输出时定子绕组和转子磁钢片温升曲线，同时可以测量出ISG电机在各种转速、各种功率输出状态下的温度分布。

Description

混合动力汽车起动发电一体化电机温度场测量系统

技术领域

本发明涉及一种电机温度场检测试验装置，具体涉及一种混合动力汽车用起动发电一体化电机(英文为Integrated Starter Generator，简称ISG电机)温度场测量装置。

背景技术

汽车混合动力是一种新型的汽车节能和环保技术。ISG电机是其重要组成部分，在车辆运行过程中ISG电机吸收制动能量和发动机富余能量并存储起来，而在需要大功率输出时ISG电机则助力输出，而电力输出不会增加排放，从而达到节能、环保的目的。ISG电机的绕组线圈和转子磁钢片温度场随电机工况不同而发生变化，电机温度过高将会造成电机性能下降，甚至造成线圈绝缘性失效、磁钢片退磁等，从而引发安全事故，因此需要对电机的温度场进行测量分析。而目前国内还无相关ISG电机在工作状态下温度场的测量设备。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提供一种起动发电一体化电机温度场测量系统，当ISG电机在各种工况运行时，用于测量电机定子和转子的温度分布，即温度场。

本发明的技术方案如下：

一种起动发电一体化电机温度场测量系统，其特征在于：该系统包括贴片式定子温度传感器3、贴片式转子温度传感器12、定子温度信号输出引线4、转子温度信号输出引线、A/D转换器6、直流电源7、RS232串口线8、计算机9、测量探头10、信号输出触点11，贴片式定子温度传感器3布置在ISG电机定子1的不同绕组线圈间隙中，该贴片式定子温度传感器3的定子温度信号输出引线4一端通过测量导线与A/D转换器6相连，另一端接地，同时直流电源7为A/D转换器提供直流电源；贴片式转子温度传感器12布置在ISG电机转子13的磁钢片中，该贴片式转子温度传感器12的转子温度信号输出引线与电机转子13外缘的信号输出触点11相连，通过测量探头10将所采集转子温度信号输入到A/D转换器中，A/D转换器6通过RS232串口线8与计算机相连9。

ISG电机定子1和转子温度13的变化将引起贴片式定子温度传感器3和贴片式转子温度传感器12电阻值的变化，A/D转换器实时采集传感器3和12的电阻信号，并进行A/D转换，将其变为数字信号传送到计算机，由计算机进行数字信号处理，转化为温度显示值，并存储数据。

根据实际测量需要，可在电机定子的不同绕组线圈间隙中分布贴片式温度传感器，将信号输出线引入A/D转换器6；电机运转过程中定子1不会运动，可实时测量定子1温度场。

根据实际测量需要，可在电机转子13的磁钢片中分布贴片式转子温度传感器12，其信号输出线引到转子外缘，设置触头，即信号输出触点，通过测量探头接入A/D转换器6；转子温度测量在转子13静止时测量，记录转子13开始减速到测量出第1组数据的第一次时间间隔时间，并记录之后的温度测量值和每次的时间间隔，绘制温度_时间曲线，求出该曲线拟合方程式：y＝ax³+bx²+cx+d，其中x为测量时间，y为转子温度，a、b、c、d为系数；令x等于前述第一次时间间隔时间的负数，即可计算出减速前转子的温度，从而测量出转子在运转状态下的温度场。

A/D转换器通过RS232串口通讯线将温度场测量数据传送到计算机，串口通讯线可达到10米，从而实现远程测量。

应用本发明，解决了ISG电机定子、转子温度场测量问题。通过ISG电机温度场测试，能够得出ISG电机定功率输出时定子绕组和转子磁钢片温升曲线，同时可以测量出ISG电机在各种转速、各种功率输出状态下的温度分布；根据温度场分布特点调整ISG电机控制策略，从而有效控制定子绕组和转子磁钢片温度，防止因温度过高造成线圈绝缘性失效以及磁钢片退磁，提高ISG电机使用寿命。

附图说明

图1起动发电一体化电机温度场测量系统的测量原理图；

图2起动发电一体化电机温度场测量系统的流程图；

其中，1-ISG电机定子，2-绕组线圈，3-贴片式定子温度传感器，4-定子温度信号输出引线，5-测量导线，6-A/D转换器，7-直流电源，8-RS232串口线，9-计算机，10-测量探头，11-信号输出触点，12-贴片式转子温度传感器，13-ISG电机转子。

具体实施方式

参见图1，ISG电机温度场测量系统由贴片式温度传感器3和12、测量导线5、A/D转换器6、直流电源7、RS232串口线8、计算机9、测量探头10、信号输出触点11组成。在ISG电机定子1的绕组线圈2间隙中先装入贴片式定子温度传感器3，其信号输出引线4一端通过测量导线5与A/D转换器6相连，另一端接地，A/D转换器6通过RS232串口线8与计算机9相连，同时A/D转换器6与直流电源7相连，给A/D转换器6供电；同理，在ISG电机转子13的磁钢片中先安装贴片式转子温度传感器12，传感器12的信号输出线与转子13外缘的信号输出触点11的相连，通过测量探头10将信号输入到A/D转换器6中，再传入计算机9。ISG电机定子和转子温度的变化将引起贴片式温度传感器3和12电阻值的变化，A/D转换器6时时采集传感器3和12电阻信号，并进行A/D转换，将其变为数字信号传送到计算机9，由计算机9进行数字信号处理，转化为温度显示值，并存储数据。

ISG电机温度场测量流程见图2，分别布置好ISG电机定子1和ISG电机转子13的贴片式温度传感器3和12，在连接A/D转换器6之前应进行A/D转换器6的标定，标定时应带测量导线5一起标定，去除测量导线5电阻的影响；ISG电机定子1由于固定不动，所以贴片式温度传感器3直接通过测量导线5与A/D转换器6相连，实时测量ISG电机定子1的温度；而ISG电机转子13由于是旋转件，因此只能在静止状态下测量，当ISG电机转子13静止时，使用测量探头10接触ISG电机转子13外缘的信号输出触点11进行测量，通过记录转子开始减速到测量出第1组数据的间隔时间，并记录之后的温度测量值，绘制温度时间曲线，并根据测量数据拟合温度-时间方程式：y＝ax³+bx²+cx+d，其中x为测量时间，y为转子温度，a、b、c、d为系数；令x等于前述间隔时间的负数，即可计算出减速前ISG电机转子13的温度。

测量ISG电机定子1和ISG电机转子13多个点的温度情况，可布置多片贴片式温度传感器，从而测量出多点温度分布，形成温度场。

Claims (2)

1.一种混合动力汽车起动发电一体化电机温度场测量系统，其特征在于：该系统包括贴片式定子温度传感器(3)、贴片式转子温度传感器(12)、定子温度信号输出引线(4)、转子温度信号输出引线、A/D转换器(6)、直流电源(7)、RS232串口线(8)、计算机(9)、测量探头(10)、信号输出触点(11)，所述贴片式定子温度传感器(3)布置在ISG电机定子(1)的不同绕组线圈间隙中，该贴片式定子温度传感器(3)的定子温度信号输出引线(4)一端通过测量导线(5)与A/D转换器(6)的输入端相连，另一端接地，直流电源(7)为A/D转换器提供直流电源；所述贴片式转子温度传感器(12)布置在ISG电机转子(13)的磁钢片中，该贴片式转子温度传感器(12)的转子温度信号输出引线与ISG电机转子(13)外缘的信号输出触点(11)相连，通过测量探头(10)将所采集转子温度信号输入到A/D转换器中，A/D转换器(6)的输出通过RS232串口线(8)与计算机(9)相连；

通过所述贴片式定子温度传感器(3)直接实时测量ISG电机定子(1)的温度；在ISG电机静止状态下，即当ISG电机转子(13)静止时，使用测量探头(10)接触ISG电机转子(13)外缘的信号输出触点(11)进行测量，读取贴片式转子温度传感器(12)所采集的温度数据，并记录转子开始减速到测量出第1组数据的间隔时间，以及之后的温度测量值和时间间隔；

所述系统根据所读取的贴片式转子温度传感器(12)采集的温度数据和所记录的转子开始减速到测量出第1组数据的第一次间隔，以及之后的温度测量值和时间间隔，拟合温度-时间曲线方程式：y＝ax³+bx²+cx+d，其中x为测量时间，y为转子温度，a、b、c、d为系数；令x等于前述第一次时间间隔的时间的负数，即可计算出减速前转子的温度，从而测量出转子在运转状态下的温度场。

2.根据权利要求1所述的起动发电一体化电机温度场测量系统，其特征在于：在所述ISG电机定子(1)不同位置处的不同绕组线圈间隙中分别布置贴片式定子温度传感器(3)，在所述ISG电机转子(13)的磁钢片的不同位置中布置贴片式转子温度传感器(12)，用以测量ISG电机定子(1)和ISG电机转子(13)多个点的温度分布，形成温度场。

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