CN102507189B - 混合动力电机转子位置的测试方法和测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合动力电机转子位置的测试方法和测试系统，属于混合动力电机领域。所述测试方法包括：通过装配好的起动机启动发动机以对发动机进行测试工况测试，其中测试工况包括第一怠速、高速和第二怠速；在所述第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值。本发明通过引入起动机启动所述发动机，增强了驱动的安全性，且在热试的工况中完成标定工作，节省了标定时间，提高了效率。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力电机领域，特别涉及一种混合动力电机转子位置的测试方法和测试系统。
背景技术
永磁电动机由于其具有功率密度大、效率高、转子损耗小等优点被广泛应用于混合动力汽车以及电动车上。要获得良好的控制性能，电机转子位置和速度信号起着决定性的作用。ISG（Intergrated Stater Generator，起动发电一体机）电机的安装位置是介于发动机和变速箱中间的，由于ISG电机的加工工艺一致性不好，导致传感器支架与转子信号盘的相对位置不一致，这样每次安装好的动力总成，需要对其电机转子位置进行标定。
目前，现有技术中有一种对ISG电机进行可靠性测试的技术，其中也涉及到了电机转子位置的检测。其首先将发动机、电机、变速箱装配成动力总成，并将所述动力总成放到测试台架上进行测试，然后对电机位置传感器进行标定以获取标定值，最后对电机进行可靠性试验。
但在实现上述技术的过程中发现该技术至少存在以下问题：在获取标定值的过程中，需要对发动机进行首次启动，其启动方法是通过ISG电机利用经验值进行启动的，而通常ISG电机机械加工工艺达不到一致性，利用电机的经验值进行发动机的首次启动是不能成功的，且存在一定的风险性，易烧坏驱动原件IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）。
因此，需要提供一种改进的技术方案以克服上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合动力电机转子位置的测试方法和测试系统，其提高了驱动原件IGBT的安全性，且节省了标定时间。
为了实现本发明的目的，本发明实施例提供了一种混合动力电机转子位置的测试方法，其包括：通过装配好的起动机启动发动机以对所述发动机进行测试工况测试，其中所述测试工况包括第一怠速、高速和第二怠速；在所述第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值；
在所述第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值之后，所述测试方法还包括：停止发动机转动；利用所述标定值启动所述电机以拖动所述发动机在一预定转速转动；当检测到所述发动机在所述预定转速转动时，则标定所述标定值合格，停止电机转动，否则重新进行获取标定值和验证标定值是否合格的步骤。
进一步的，所述通过装配好的起动机启动发动机以对所述发动机进行测试工况测试包括：装配好所述发动机和电机冷却系统；装配好所述发动机和电机线束，断开电机三相；利用所述起动机启动所述发动机；所述发动机启动成功后，对所述发动机进行测试工况的测试。
进一步的，所述在所述第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值包括：当所述发动机在所述第二怠速且所述发动机转速达到一阈值范围内时开始标定；采集电机两相输出的过零点信号以及当前电机转子位置；采样预定周期内所述过零点信号并根据采样的过零点信号计算所述电机转子位置的平均值，将所述平均值记为标定值。
进一步的，在标定所述标定值合格之后，所述测试方法还包括：保存合格的所述标定值，并将所述标定值与扫描的发动机编号一一对应。
根据本发明的目的，本发明实施例还提供一种混合动力电机转子位置的测试系统，其包括：测试模块，用于通过装配好的起动机启动发动机以对发动机进行测试工况测试，其中所述测试工况包括第一怠速、高速和第二怠速；标定值获取模块，用于在所述第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值；
所述测试系统还包括：
标定值验证模块，具体用于停止发动机转动；利用所述标定值启动所述电机以拖动所述发动机在一预定转速转动；当检测到所述发动机在所述预定转速转动时，则标定所述标定值合格，停止电机转动，否则执行标定值获取模块和标定值验证模块。
进一步的，所述测试模块，具体用于装配好所述发动机和电机冷却系统；装配好所述发动机和电机线束，断开电机三相；利用所述起动机启动所述发动机；所述发动机启动成功后，对所述发动机进行测试工况的测试。
进一步的，所述标定值获取模块，具体用于当所述发动机在所述第二怠速且所述发动机转速达到一阈值范围内时开始标定；采集电机两相输出的过零点信号以及当前电机转子位置；采样预定周期内所述过零点信号并根据采样的过零点信号计算所述电机转子位置的平均值，将所述平均值记为标定值。
进一步的，所述测试系统还包括：标定值验证模块，具体用于标定值保存模块，其具体用于：保存合格的所述标定值，并将所述标定值与扫描的发动机编号一一对应。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：利用起动机启动发动机，提高了驱动原件的安全性；在动力总成测试的过程中进行电机转子位置的标定，节省了标定时间；获取标定值后对标定值进行验证，保证了标定值的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1为本发明实施例一提供的混合动力电机转子位置的测试系统的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的混合动力电机转子位置的测试系统对动力总成进行测试的示意图；
图3为本发明实施例三提供的混合动力电机转子位置的测试方法的流程示意图；
图4为本发明实施例四提供的在第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值的流程示意图；
图5为本发明实施例五提供的通过标定值启动电机以验证标定值的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1为本发明实施例一提供的混合动力电机转子位置的测试系统的结构示意图，测试系统包括测试模块110和标定值控制模块120。
测试模块110用于通过装配好的起动机启动发动机以对发动机进行测试工况测试，其中测试工况包括第一怠速、高速和第二怠速。测试模块110首先装配好发动机和电机冷却系统；然后装配好发动机和电机线束，断开电机三相；随后利用动力总成上的起动机启动发动机；最后发动机启动成功后，对发动机进行测试工况的测试。
在实际操作过程中，测试模块110是对装配好的动力总成进行测试的，动力总成一般包括起动机、发动机、电机以及变速箱等，动力总成会在生产线上被一次性装配好，其中电机可以选用ISG电机，ISG电机通常装配在发动机和变速箱之间，起动机和发动机连接，其可以启动发动机转动。
在进行测试之前，装配好的动力总成会直接运往测试台架上进行测试，这里可以采用热式台架进行测试，即对动力总成进行热试，热试工况通常会包括怠速、高速、怠速，这里为了方便描述，将前一个怠速定义为第一怠速，将后一个怠速定义为第二怠速。
在对动力总成进行热试时，为了保证发动机首次启动的安全性，通常会采用动力总成中的一个小的起动机启动发动机，发动机启动后即进入第一怠速工况，启动成功后，则可以进行热试的测试。此时，发动机经过第一怠速、高速和第二怠速三个工况。
标定值获取模块120用于在第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值。标定值获取模块120首先当发动机在第二怠速且发动机转速达到一阈值范围内时开始标定；然后采集电机两相输出的过零点信号以及当前电机转子位置；最后采样预定周期内过零点信号并根据采样的过零点信号计算电机转子位置的平均值，将平均值记为标定值。
在第一具体的实施例中，请参阅图2所示，其为本发明实施例二提供的混合动力电机转子位置的测试系统对动力总成进行测试的示意图，图中虚线框内的起动机210、发动机280、电机290以及变速箱2100为装配好的动力总成，电机290三相a、b、c通过三相转接盒230与标定控制器220连接，标定控制器220由稳压直流电源柜250供电、通过CAN线与PC机240通讯，PC机240通过电源通讯线对稳压直流电源柜250进行控制，稳压直流电源柜250通过安全回路及安全微控开关260控制。标定值获取模块120可以采用具有上述连接关系的标定控制器220、三相转接盒230、PC机240、稳压直流电源柜250、安全微控开关260以及过零点检测设备270来获取标定值，此时，断开电机290三相a、b、c，将电机290两相b、c与过零点检测设备270连接，过零点检测设备270的输出与标定控制器220连接。其获取标定值的过程将在下面进行描述，这里就不再赘述。
除此之外，为了保证获取的标定值合格，测试系统还包括标定值验证模块130，其首先停止发动机转动；然后利用标定值启动电机以拖动发动机在一预定转速转动；最后当检测到发动机在预定转速转动时，则标定标定值合格，停止电机转动，否则执行标定值获取模块120和标定值验证模块130。
在第二具体实施例中，请参阅图2，其中电机290三相a、b、c通过三相转接盒230与标定控制器220连接，标定控制器220由稳压直流电源柜250供电、通过CAN线与PC机240通讯，PC机240通过电源通讯线对稳压直流电源柜250进行控制，稳压直流电源柜250通过安全回路及安全微控开关260控制。标定值验证模块130会采用标定控制器220、三相转接盒230、PC机240、稳压直流电源柜250和安全微控开关260以验证标定值，此时，将电机290三相a、b、c接通，可以实现对标定值的验证。其验证标定值的过程将在下面进行描述，这里就不再赘述。
为了便于售后服务，测试方法还包括标定值保存模块140，其用于保存验证合格的标定值，并将标定值与扫描的发动机编号一一对应。其中发动机编号的扫描可以在对发动机进行测试工况测试时进行扫描。
需要说明的是：上述实施例提供的混合动力电机转子位置的测试系统在上述描述时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。由于上述实施例提供的混合动力电机转子位置的测试系统与混合动力电机转子位置的测试方法的实施例属于同一构思，其具体实现过程（如获取电机转子位置的标定值过程以及标定值验证的过程等）详见方法实施例，这里不再赘述。
综上所述，采用本发明提供的测试系统，其在热试的工况中实现标定，使得发动机的热试工况以及电机标定的一个循环仅为7分钟左右，大大缩短了测试与标定时间，效率大大提高；且引入起动机对发动机进行首次启动，提高了安全性。
图3是本发明实施例三提供的混合动力电机转子位置的测试方法的流程示意图，测试方法包括：
步骤310，通过装配好的起动机启动发动机以对发动机进行测试工况测试，其中测试工况包括第一怠速、高速和第二怠速。在对动力总成进行测试前需要将在生产线上一次性装配好的动力总成放到测试台架上，动力总成一般包括起动机、发动机、电机和变速箱等，其中电机可以选用ISG电机，ISG电机一般连接于发动机和变速箱之间，起动机与发动机连接，起动机可以用于启动发动机。一般的，对动力总成的测试包括热试和冷试，本实施例中采用热试的测试方法对动力总成进行测试，对应的，测试台架可以采用热试台架。
通常，热试的热试工况包括怠速、高速、怠速，为了方便描述，将前一个怠速定义为第一怠速，将后一个怠速定义为第二怠速。
通过起动机启动发动机以对发动机进行测试的步骤进一步包括：
a1）装配好发动机和电机冷却系统；
b1）装配好发动机和电机线束，断开电机三相；
c1）利用起动机启动发动机；和
d1）发动机启动成功后，对发动机进行测试工况的测试。
在第三具体的实施例中，可以结合图2中所示的方式以对发动机进行测试，其具体包括：
a2）装配好发动机280和电机290冷却系统；
b2）装配好发动机280和电机290线束，断开电机290三相a、b、c，过零点设备的输入与电机b、c相相接，其输出与标定控制器220相接；
c2）利用动力总成上的起动机启动发动机280；
d2）发动机280启动成功后，对发动机280进行测试工况的测试。
其中步骤c2中，在对发动机280进行测试的时候，是首次启动发动机280，为了保证安全性，所以选用动力总成中的一个小的起动机来启动发动机280。
步骤320，在第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值。
请参见图4所示，在第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值具体包括：
步骤410，当发动机在第二怠速且发动机转速达到一阈值范围内时开始标定；
步骤420，采集电机两相输出的过零点信号以及当前电机转子位置；
步骤430，采样预定周期内过零点信号并根据采样的过零点信号计算电机转子位置的平均值，将平均值记为标定值。
在第四具体的实施例中，可以结合图2中所示的方式以获取标定值，其具体包括：
A1）发动机280在第二怠速且达到一阈值范围内时，PC机240将标定命令发送给标定控制器220，标定控制器220进入标定模式。阈值范围一般可以取780±50rmp/min，PC机240可以基于KWP2000通讯协议发标定命令给标定控制器220以使其进入标定模式。
B1)通过过零点检测设备270采集电机b、c相后输出一过零点信号给标定控制器220，标定控制器220采集到过零点信号的同时采集当前的电机转子位置。过零点信号可以为一方波信号。
C1）采样预定周期的过零点波信号后根据采样的过零点信号计算电机转子位置的平均值，将平均值记为标定值。预定周期则是根据实际需要而定，若预定周期过短，则获取的标定值可能不准确，若预定周期过长，则标定的时间太长，效率低下。因为获取的每个周期的过零点信号差异并不是太大，所以综合考虑，通常可以将预定周期定为64。在具体应用中，采集到的当前的电机转子位置可以采用十六进制数，计算得到的平均值则定义为电机转子的标定值，其范围在0～0xFFFFFFFF之间。
过零点信号的输出的具体实现以及根据采样的过零点信号计算电机转子位置的平均值的具体实现均是所属领域的普通技术人员都能够理解和实现的，且不作为本发明的技术要点，所以就不再详述。
通过以上步骤可以获得标定值，但在实际应用中还需要判定获取的标定值是否合格，所以还需要进一步验证标定值。
因此，在获取标定值之后还需要对其验证，验证标定值的方法可以参见图5所示，其具体包括：
步骤510，停止发动机转动；
步骤520，利用标定值启动电机以拖动发动机在一预定转速转动；
步骤530，判定发动机是否在预定转速转动；
步骤540，当检测到发动机在预定转速转动时，则标定标定值合格；
步骤550，标定标定值合格后，停止电机转动；
步骤560，当检测到发动机没有在预定转速转动时，则重新进行获取标定值和验证标定值的步骤。
在第五具体的实施例中，可以结合图2中所示的方式以验证标定值，其具体包括：
1）停止发动机280转动。这是因为完成对电机转子位置标定的步骤是在发动机280测试的第二怠速的工况中完成的，此时，完成电机转子位置的标定时，发动机280可能还处于第二怠速转动的状态，所以在进行标定值的验证之前需要先停止发动机280。通常停止发动机280转动的做法是让发动机280控制系统断电，即停止对发动机280的供电。
2）接通电机290三相，PC机240控制稳压直流电源柜250上电给标定控制器220，PC机240发送命令给标定控制器220，上述标定控制器220启动电机290以拖动发动机280在一预定转速转动。预定转速可以为400rmp/min，这里的转速不需要太大，因为要达到较大的转速会需要比较长的时间，且转速的高低对验证标定值没有太大影响。
3）当PC机240检测到发动机280在预定转速转动时，则标定标定值合格，停止电机290转动，否则重新进行获取标定值和验证标定值的步骤。
在实际应用中，为了便于识别，通常将上述测试过程中获得的发动机编号以及电机的标定值通过PC机打印出来，将其附载动力总成上；且为了便于售后服务，可将验证后的上述标定值保存在PC机上，并可将其上传到总服务器上，同时总装车间通过发动机标号查询相应的标定值，下载到总装本地PC机上，将标定值刷写到整车控制器中。
综上所述，采用本发明提供的测试方法，其在热试的工况中实现标定，使得发动机的热试工况以及电机标定的一个循环仅为7分钟左右，大大缩短了测试与标定时间，效率大大提高；且引入起动机对发动机进行首次启动，提高了安全性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种混合动力电机转子位置的测试方法，其特征在于，其包括：
通过装配好的起动机启动发动机以对所述发动机进行测试工况测试，其中所述测试工况包括第一怠速、高速和第二怠速；和
在所述第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值；
在所述第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值之后，所述测试方法还包括：
停止所述发动机转动；
利用所述标定值启动所述电机以拖动所述发动机在一预定转速转动；
当检测到所述发动机在所述预定转速转动时，则标定所述标定值合格，停止所述电机转动，否则重新进行获取标定值和验证所述标定值的步骤。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述通过装配好的起动机启动发动机以对所述发动机进行测试工况测试包括：
装配好所述发动机和电机冷却系统；
装配好所述发动机和电机线束，断开电机三相；
利用所述起动机启动所述发动机；和
所述发动机启动成功后，对所述发动机进行测试工况的测试。
3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述在所述第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值包括：
当所述发动机在所述第二怠速且所述发动机转速达到一阈值范围内时开始标定；
采集电机两相输出的过零点信号以及当前电机转子位置；
采样预定周期内所述过零点信号并根据采样的过零点信号计算所述电机转子位置的平均值，将所述平均值记为标定值。
4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，在标定所述标定值合格之后，所述测试方法还包括：保存合格的所述标定值，并将所述标定值与扫描的发动机编号一一对应。
5.一种混合动力电机转子位置的测试系统，其特征在于，其包括：
测试模块，用于通过装配好的起动机启动发动机以对发动机进行测试，其中所述测试工况包括第一怠速、高速和第二怠速；和
标定值获取模块，用于在所述第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值；
所述测试系统还包括：
标定值验证模块，具体用于停止所述发动机转动；利用所述标定值启动所述电机以拖动所述发动机在一预定转速转动；当检测到所述发动机在所述预定转速转动时，则标定所述标定值合格，停止所述电机转动，否则执行标定值获取模块和标定值验证模块。
6.根据权利要求5所述的测试系统，其特征在于，所述测试模块，具体用于装配好所述发动机和电机冷却系统；装配好所述发动机和电机线束，断开电机三相；利用所述起动机启动所述发动机；和所述发动机启动成功后，对所述发动机进行测试工况的测试。
7.根据权利要求5所述的测试系统，其特征在于，所述标定值获取模块，具体用于当所述发动机在所述第二怠速且所述发动机转速达到一阈值范围内时开始标定；采集电机两相输出的过零点信号以及当前电机转子位置；采样预定周期内所述过零点信号并根据采样的过零点信号计算所述电机转子位置的平均值，将所述平均值记为标定值。
8.根据权利要求5所述的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括：
标定值保存模块，具体用于保存合格的所述标定值，并将所述标定值与扫描的发动机编号一一对应。
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