CN102866367B - 退磁检测装置及其退磁检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种退磁检测装置及其退磁检测方法。退磁检测装置用于电性连接至待测永磁式电动机的功率控制单元中，而功率控制单元电性连接至直流电源。退磁检测装置感测直流电源的待测电压值及待测电流值，并根据待测电压值以及待测电流值计算直流电源的待测功率值。退磁检测装置判断待测功率值与标准功率值的差异，并根据差异判断待测永磁式电机呈现退磁状态。

Description

退磁检测装置及其退磁检测方法

技术领域

本发明关于一种退磁检测装置及其退磁检测方法；更具体而言，本发明的退磁检测装置及其退磁检测方法，主要通过即时检测功率控制单元的直流电源功率与标准功率的差异，判断待测永磁式电机是否退磁。

背景技术

由于材料科技蓬勃发展，使得高磁能积的永久磁铁的制程技术日趋成熟，连带使得相关产业受惠于此。举例而言，国内外电动车产业近年来积极投入永磁式电动机的开发，即是希望通过永久磁铁的优异特性，使永磁式电动机可朝高功率密度及高效率等方向发展。

而当永磁式电动机应用于电动车的驱动装置时，为了满足电动车可以低转速大转矩及高转速的条件操作，通常会对驱动装置的永磁式电动机进行全域性弱磁控制，以达较理想的输出效能。换言之，通过全域性弱磁控制，将可调整永磁式电动机于作动时的磁性，进一步控制电动车的驱动装置于各种转速及转矩的操作。

然而，当对永磁式电动机进行全域性弱磁控制时，将会让永磁式电动机的永久磁铁长时间处于消磁磁场，进而使得永磁式电动机的转子因为铁损失而累积热量，而一旦累积的热量造成永久磁铁的温度超出其磁通密度-磁场强度曲线(即B-H曲线)的限制，将可能导致永久磁铁呈现退磁状态。进一步言，当永久磁铁呈现退磁状态时，永久磁铁的磁通密度及矫顽磁场将遽然减弱，而此退磁状态为不可逆的现象，换言之，即使退磁后的永久磁铁的温度于后续过程中被降低，减弱的磁通密度及矫顽磁场仍无法还原至初始状态。

据此，一旦永磁式电动机的永久磁铁呈现退磁状态，将造成永磁式电动机的运作转矩遽然降低，进而使得以永磁电动机为驱动装置的电动车发生异常。举例而言，当永磁式电动机应用于电动车时，运作转矩根据驾驶踩油门的力道大小决定，而当永磁式电动机的永久磁铁呈现退磁状态时，将造成永磁式电动机的实际运作转矩比使用者预期的小，如此一来，若永磁式电动机的永久磁铁于行车过程中呈现退磁状态时，将导致驾驶无法如预期地通过油门操控电动车行驶，进而增加行车的危险性。

而于传统技术中，为了避免永磁式电动机过热，通常会在永磁式电动机的定子中设置温度感测元件，用以感测永磁式电动机于运作时的温度。然而，设置于定子的温度感测元件仅能针对定子的温度变化进行量测，其并无法正确地感测到转子的温度，更遑论检测永磁式电动机的永久磁铁的温度及其是否退磁，因此，若欲以检测定子温度的方式决定永磁式电动机整体的温度，进而判断永久磁铁是否退磁，将具有相当程度的误差与不确定性。

有鉴于此，如何有效且正确地检测永磁式电动机是否呈现退磁状态，确为该领域的业者亟需解决的问题。

发明内容

本发明的在于提供一种退磁检测装置及其退磁检测方法，其主要用于电性连接至待测永磁式电动机的功率控制单元，且通过检测电性连接至功率控制单元的直流电源的功率变化，判断待测永磁式电机呈现退磁状态。

为达上述目的，本发明提供一种退磁检测装置。该退磁检测装置用于电性连接至一待测永磁式电动机的一功率控制单元中，其中该功率控制单元更电性连接至一直流电源。该退磁检测装置包含一存储器、一电压传感器、一电流传感器及一电性连接至该存储器、该电压传感器及该电流传感器的处理单元。该存储器用以储存一标准功率值对应于一标准永磁式电动机的一标准转矩值以及一标准转速值的一对应关系。该电压传感器，用以感测该直流电源的一待测电压值，且该电流传感器，用以感测该直流电源的一待测电流值。该处理单元用以根据该待测电压值以及该待测电流值计算该直流电源的一待测功率值，其中该待测功率值对应于该待测永磁式电动机的一待测转矩值以及一待测转速值。该处理单元更基于该对应关系，于该待测转矩值等于该标准转矩值且该待测转速值等于该标准转速值时，判断该待测功率值与该标准功率值的一差异，并根据该差异判断该待测永磁式电机呈现一退磁状态。

为达上述目的，本发明更提供一种用于一退磁检测装置的退磁检测方法。该退磁检测装置用于电性连接至一待测永磁式电动机的一功率单元中，其中该功率控制单元更电性连接一直流电源。该退磁检测装置包含一存储器、一电压传感器、一电流传感器以及一电性连接至该存储器、该电压传感器及该电流传感器的处理单元。该退磁检测方法包含下列步骤：(a)令该存储器储存一标准功率值对应于一标准永磁式电动机的一标准转矩值以及一标准转速值的一对应关系；(b)令该电压传感器感测该直流电源的一待测电压值；(c)令该电流传感器感测该直流电源的一待测电流值；(d)令该处理单元根据该待测电压值以及该待测电流值计算该直流电源的一待测功率值，其中该待测功率值对应于该待测永磁式电动机的一待测转矩值以及一待测转速值；以及(e)令该处理单元基于该对应关系，于该待测转矩值等于该标准转矩值且该待测转速值等于该标准转速值时，判断该待测功率值与该标准功率值的一差异，并根据该差异判断该待测永磁式电动机呈现一退磁状态。

通过上述揭露的技术特征，本发明的退磁检测装置及其退磁检测方法将能有效且正确地检测永磁式电动机是否呈现退磁状态，进一步地确保使用永磁式电动机的电动车于行车时的安全性。

在参阅图式及随后描述的实施方式后，此技术领域具有通常知识者便可了解本发明的其他目的，以及本发明的技术手段及实施态样。

附图说明

图1A是本发明第一实施例的退磁检测装置进行初始标准化的示意图；

图1B是本发明第一实施例的标准功率值与标准转矩值以及标准转速值间的相对关系示意图；

图1C是本发明第一实施例的退磁检测装置进行退磁测试的示意图；

图2A是本发明第二实施例的退磁检测方法初始标准化的流程图；以及

图2B是本发明第二实施例的退磁检测方法进行退磁测试的流程图。

【主要元件符号说明】

1功率控制单元

11退磁检测装置

111存储器

113电压传感器

115电流传感器

117处理单元

20标准电压值

21待测电压值

22标准电流值

23待测电流值

24标准功率值

26对应关系

3直流电源

42标准转矩值

43待测转矩值

44标准转速值

45待测转速值

5标准永磁式电动机

7待测永磁式电动机

具体实施方式

以下将通过实施例来解释本发明的内容。须说明者，本发明的实施例并非用以限制本发明须在如实施例所述的任何特定的环境、应用或特殊方式方能实施。因此，有关实施例的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以限制本发明，且本案所请求的范围，以权利要求为准。于以下实施例及图式中，与本发明非直接相关的元件已省略而未绘示，而图式中各元件间的尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际比例。

请先参考图1A，其为本发明第一实施例的一退磁检测装置11进行初始标准化的示意图。退磁检测装置11于实际进行退磁检测前，须先利用标准永磁电动机进行初始标准化的流程，以记录正常的永磁式电动机于各种操作下的状态。

首先，如图1A所示，退磁检测装置11用于电性连接至一标准永磁式电动机5的一功率控制单元1中，而功率控制单元1更电性连接至一直流电源3。其中，功率控制单元1更包含一电源转换模块13，用以将单相直流电源3的直流电转换为三相交流电，俾标准永磁式电动机5使用。退磁检测装置11包含一存储器111、一电压传感器113、一电流传感器115及一电性连接至存储器111、电压传感器113及电流传感器115的处理单元117。

须特别说明者，由于直流电源、功率控制单元及永磁式电动机所具有的基本功能以及彼此之间的连接关系可为所属领域具通常知识者直接理解，于此不再赘述。而退磁检测装置11的各元件的功能及互动，将于下述的内容中详细说明。

请继续参阅图1A，退磁检测装置11于上线正式进行退磁检测前，可先利用标准永磁式电动机5进行初始化的流程。具体而言，当直流电源3通过功率控制单元1，提供电力至标准永磁式电动机5时，设于功率控制单元1的退磁检测装置11便可利用电压传感器113以及电流传感器115，分别感测直流电源3的一标准电压值20以及一标准电流值22。

接着，标准永磁式电动机通过标准加载装置，可产生一标准转矩值42以及一标准转速值44，并将标准转矩值42以及标准转速值44回传至处理单元117。同时，电压传感器113以及电流传感器115分别将各自所感测的标准电压值20以及标准电流值22传送至处理单元117，而处理单元117便据以计算一标准功率值24。如此一来，通过前述设置，处理单元117将可据以获知标准功率值24与标准永磁式电动机5的标准转矩值42以及标准转速值44间的相对关系。

请一并参考图1B，其为标准功率值24与标准转矩值42以及标准转速值44间的相对关系示意图。具体而言，处理单元117于获知标准功率值24与标准永磁式电动机5的标准转矩值42以及标准转速值44间的相对关系后，便将其以一对应关系26的形式记录于存储器117中。更进一步来说，对应关系26于存储器111中的储存方式，可以表格的方式解释，如图所示，标准功率值24对应于标准转矩值42与标准转速值44，换言之，当标准永磁式电动机5的转矩以及转速分别达到标准转矩值42以及标准转速值44时，其所应对应的输出功率即为标准功率值24。

经由前述的方式，退磁检测装置将可记录永磁式电动机于正常运作时其功率输出与转矩以及转速的关系，而后，当其他同性质的永磁式电动机于使用时，退磁检测装置将可据以判断是否有退磁状况产生。详言之，请接着参阅图1C，其为本发明第一实施例的退磁检测装置11进行退磁测试的示意图，如图所示，原用以初始标准化流程的标准永磁式电动机5已替换为一待测永磁式电动机7。

须特别说明者，待测永磁式电动机7与其他元件(如功率控制单元1以及退磁检测装置11)间的连接关系与标准永磁式电动机5与其他元件间的连接关系相同，于此不再赘述。另外，为了便于说明，第一实施例的退磁检测装置11应用于标准永磁式电动机5以进行初始标准化，并同时应用于待测永磁式电动机7以判断是否有退磁现象发生，然而，其并非用以限制本发明的实施态样，本领域的技术人员可根据前述的内容，轻易以同功能的不同退磁检测装置，分别应用于标准永磁式电动机以及待测永磁式电动机上。

而于退磁测试中，类似地，当直流电源3通过功率控制单元1，提供电力至待测永磁式电动机7时，设于功率控制单元1的退磁检测装置11便可利用电压传感器113以及电流传感器115，分别感测直流电源3的一待测电压值20以及一待测电流值22。接着，电压传感器113以及电流传感器115分别将各自所感测的待测电压值20以及待测电流值22传送至处理单元117，而处理单元117便根据待测电压值20以及待测电流值22计算一待测功率值(未绘示)。

同样地，待测永磁式电动机7于不同待测转矩43及待测转速45时，可测得电压传感器113以及电流传感器115所感测到的待测电压值20与待测电流值22，并将待测电压值20以及待测电流值22值回传至处理单元117，如此一来，处理单元117将可据以获知该待测功率值与待测永磁式电动机7的待测转矩值43以及待测转速值45间的相对关系。

接着，由于退磁检测装置11的存储器111储有标准功率值24，因此，当待测转矩值41等于标准转矩值42且待测转速值43等于标准转速值44时，处理单元117便可据以判断该待测功率值与标准功率值24的一差异(未绘示)，并且根据该差异判断待测永磁式电机7是否呈现一退磁状态。

详言之，当待测转矩值41等于标准转矩值42且待测转速值43等于标准转速值44时，若待测永磁式电动机7未呈现退磁状态，则该待测功率值与标准功率值24理论上应相同，或两者之间的差异应落在合理的范围。反之，若待测永磁式电动机7已呈现退磁状态，则该待测功率值与标准功率值24间将有着明显的差异。是故，通过该待测功率值与标准功率值24间的差异，可轻易地判断待测永磁式电机7是否呈现退磁状态。

须特别强调者，通过前述揭露的内容，本发明的退磁检测装置11亦可轻易地应用于具双永磁式电动机的系统上，换言之，本发明的退磁检测装置11可于功率控制单元1同时电性连接于标准永磁式电动机5及待测永磁式电动机7时，对待测永磁式电动机7进行退磁测试。具体而言，当标准永磁式电动机5与待测永磁式电动机7同时位于系统内时，本发明的退磁检测装置11可同时进行前述针对标准永磁电动机5的初始标准化流程，以及针对待测永磁式电动机7的测试。

另外，处理单元117更可用以根据标准功率值24定义一标准功率范围(未绘示)，并于该待测功率值与标准功率值24间的差异超出该标准功率范围时，判断待测永磁式电动机7呈现该退磁状态。举例而言，于第一实施例中，该标准功率范围可介定于标准功率值24的百分之八十至百分之一百二十间。如此一来，处理单元117可通过该标准功率范围的定义，可降低外在因素所造成的误判，进而增加判断待测永磁式电动机7是否呈现退磁状态的弹性。然前述该标准功率范围的介定并非用以限制本发明的实施态样，其可根据环境的不同进行相对应的调整。

须特别说明者，为便于理解，第一实施例仅以单一标准功率值与一组标准转矩值以及标准转速值的对应关系阐述本发明的概念，然其并非用以限制本发明对应关系的实施态样，本领域的技术人员将可通过前述所揭的内容，轻易获知不同标准功率值与不同组的标准转矩值以及标准转速值的对应关系。

具体而言，本发明的电压传感器以及电流传感器可因应标准永磁式电动机的不同标准转矩值以及标准转速值，感测出不同的直流电源标准电压值以及标准电流值，而处理单元便可根据测得的标准电压值及标准电流值，计算出对应于不同标准转矩值以及标准转速值的复数标准功率值，并将其储存至存储器中。

据此，处理单元可根据待测永磁式电动机当下的待测转矩值以及待测转速值，即时地计算出待测功率值，随后再于存储器中，搜寻出与待测转矩值以及待测转速值相同的标准转矩值以及标准转速值所对应的标准功率值，最后再以搜寻出的标准功率值作为判断基础，若待测功率值与标准功率值比较有差异，则表示待测永磁式电动机的运作状况与标准永磁式电动机的运作状况不同，因此便可据以判断待测永磁式电机呈现退磁状态。

须另外说明者，功率控制单元中通常具有微控制单元(micro control unit，MCU)，其亦包含存储器及处理器，因此，于不同的实施态样中，退磁检测装置的存储器及处理单元可与功率控制单元的微控制单元各自负责不同的运作程序，然若考量成本以及电子元件配置的因素，亦可将退磁装置的存储器及处理单元所负责的运作程序嵌入功率控制单元的微控制单元所包含的存储器及处理单元中。据此，本发明并不限制退磁检测装置的存储器以及处理单元的实施态样。

本发明的第二实施例是一退磁检测方法，其可用于一退磁检测装置(如第一实施例的退磁检测装置11)。该退磁检测装置于上线进行退磁检测前，须先针对标准永磁电动机进行初始标准化的流程，用以记录正常的永磁式电动机于各种操作下的状态。其中，该退磁检测装置用于电性连接至一标准永磁式电动机的一功率单元中，该功率控制单元更电性连接一直流电源。该退磁检测装置包含一存储器、一电压传感器、一电流传感器以及一电性连接至该存储器、该电压传感器及该电流传感器的处理单元，初始标准化流程如下。

请先参考图2A，其为本发明第二实施例的退磁检测方法初始标准化的流程图。首先，执行步骤S201，令该电压传感器于该功率控制单元连接该标准永磁式电动机时，感测该直流电源的一标准电压值。接着，执行步骤S203，令该电流传感器于该功率控制单元连接该标准永磁式电动机时，感测该直流电源的一标准电流值。随后，执行步骤S205，令该处理单元根据该标准电压值以及该标准电流值计算该标准功率值。

需特别说明者，该标准永磁式电动机基于不同标准转矩值以及标准转速值下，由电压传感器以及电流传感器感测到的该标准电压值与该标准电流值，并将该标准电压值以及该标准电流值回传至该处理单元，如此一来，该处理单元将可据以获知该标准功率值与该标准永磁式电动机的该标准转矩值以及该标准转速值间的相对关系。

通过前述的方式便可获知，在标准情况下，永磁式电动机于正常运作时其功率输出与转矩以及转速的关系，并据以进行记录。而后，当其他同性质的永磁式电动机于使用时，将可据以判断是否有退磁状况产生。接着，请接着参阅图2B，其为本发明第二实施例的退磁检测方法进行退磁测试的流程图。

详言之，于进行退磁测试前，原用以初始标准化的该标准永磁式电动机已替换为一待测永磁式电动机。该待测永磁式电动机与其他元件(如功率控制单元以及退磁检测装置)间的连接关系与该标准永磁式电动机与其他元件间的连接关系相同，于此不再赘述。执行步骤S211，令该存储器储存该标准功率值对应于该标准转矩值以及该标准转速值的一对应关系。须特别说明者，步骤S211亦可于前述初始标准化流程时执行，其主要的目的是，于该存储器中储存标准的功率、转矩及转速的对应关系。

接着，执行步骤S213，令该电压传感器感测该直流电源的一待测电压值。执行步骤S215，令该电流传感器感测该直流电源的一待测电流值。需说明者，上述步骤S213与步骤S215的执行顺序可相互对调，亦可以同时执行，并不受限于此。

随即，执行步骤S217，令该处理单元根据该待测电压值以及该待测电流值计算该直流电源的一待测功率值，其中该待测功率值对应于该待测永磁式电动机的一待测转矩值以及一待测转速值。如此一来，执行步骤219，令该处理单元基于该对应关系，于该待测转矩值等于该标准转矩值，且该待测转速值等于该标准转速值时，判断该待测功率值与该标准功率值的一差异，并根据该差异判断该待测永磁式电动机是否呈现一退磁状态。

更详细来说，执行步骤221，令该处理单元根据该标准功率值定义一标准功率范围。类似地，于第二实施例中，该标准功率范围可介定于该标准功率值的百分之八十至百分之一百二十之间。接着，执行步骤S223，令该处理单元于判断该差异是否超出该标准功率范围，若是，则执行步骤S225，判断该待测永磁式电动机呈现该退磁状态；反之，执行步骤S227，判断该待测永磁式电动机并未产生退磁。同样地，前述该标准功率范围的介定并非用以限制本发明的实施态样，其可根据环境的不同进行相对应的调整。

须特别强调者，由于初始标准化所得知结果可重复使用于同类型的待测永磁式电动机中，因此步骤S201、步骤S203及步骤S205所执行的初始标准化流程可无需重复操作。换言之，当该标准功率值与该标准转矩以及该标准转速的对应关系为已知时，该退磁检测装置可省略步骤S201、步骤S203及步骤S205，直接执行步骤S211，令该存储器储存该对应关系。

更者，除了上述操作，第二实施例亦能执行第一实施例所描述的所有步骤及流程，所属技术领域具有通常知识者可直接了解第二实施例如何执行上述第一实施例的所有步骤及流程，故不赘述。

综上所述，本发明的退磁检测装置及其退磁检测方主要用于电性连接至待测永磁式电动机的功率控制单元中，并通过检测电性连接至该功率控制单元的直流电源的功率变化，判断待测永磁式电机是否呈现退磁状态。因此，本发明的退磁检测装置及其退磁检测方法将能有效且正确地检测永磁式电动机是否呈现退磁状态，进一步地确保使用永磁式电动机的电动车于行车时的安全性。

上述的实施例仅用来举例本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，且本发明的权利保护范围应以权利要求为准。

Claims (8)

1.一种退磁检测装置，用于电性连接至一待测永磁式电动机的一功率控制单元中，该功率控制单元更电性连接至一直流电源，该退磁检测装置包含：

一存储器，用以储存一标准功率值对应于一标准永磁式电动机的一标准转矩值以及一标准转速值的一对应关系；

一电压传感器，用以感测该直流电源的一待测电压值；

一电流传感器，用以感测该直流电源的一待测电流值；

一处理单元，电性连接至该存储器、该电压传感器及该电流传感器，用以根据该待测电压值以及该待测电流值计算该直流电源的一待测功率值，其中，该待测功率值对应于该待测永磁式电动机的一待测转矩值以及一待测转速值；

其中，该处理单元更基于该对应关系，于该待测转矩值等于该标准转矩值且该待测转速值等于该标准转速值时，判断该待测功率值与该标准功率值的一差异，并根据该差异判断该待测永磁式电机呈现一退磁状态。

2.如权利要求1所述的退磁检测装置，其特征在于，该处理单元更用以根据该标准功率值定义一标准功率范围，并于该差异超出该标准功率范围时，判断该永磁式电动机呈现该退磁状态。

3.如权利要求2所述的退磁检测装置，其特征在于，该标准功率范围介于该标准功率值的百分之八十至百分之一百二十之间。

4.如权利要求1所述的退磁检测装置，其特征在于，该标准功率值由该处理单元当该功率控制单元连接该标准永磁式电动机时，根据该电压传感器所感测该直流电源的一标准电压值以及该电流传感器所感测该直流电源的一标准电流值所计算而得。

5.一种用于一退磁检测装置的退磁检测方法，该退磁检测装置用于电性连接至一待测永磁式电动机的一功率单元中，该功率控制单元更电性连接一直流电源，该退磁检测装置包含一存储器、一电压传感器、一电流传感器以及一电性连接至该存储器、该电压传感器及该电流传感器的处理单元，该退磁检测方法包含下列步骤：

(a)令该存储器储存一标准功率值对应于一标准永磁式电动机的一标准转矩值以及一标准转速值的一对应关系；

(b)令该电压传感器感测该直流电源的一待测电压值；

(c)令该电流传感器感测该直流电源的一待测电流值；

(d)令该处理单元根据该待测电压值以及该待测电流值计算该直流电源的一待测功率值，其中，该待测功率值对应于该待测永磁式电动机的一待测转矩值以及一待测转速值；以及

(e)令该处理单元基于该对应关系，于该待测转矩值等于该标准转矩值且该待测转速值等于该标准转速值时，判断该待测功率值与该标准功率值的一差异，并根据该差异判断该待测永磁式电动机呈现一退磁状态。

6.如权利要求5所述的退磁检测方法，其特征在于，该步骤(e)更包含下列步骤：

(e1)令该处理单元根据该标准功率值定义一标准功率范围；

(e2)令该处理单元于该差异超出该标准功率范围时，判断该待测永磁式电动机呈现该退磁状态。

7.如权利要求6所述的退磁检测方法，其特征在于，该标准功率范围介于该标准功率值的百分之八十至百分之一百二十之间。

8.如权利要求5所述的退磁检测方法，其特征在于，更于步骤(a)前包含下列步骤：

(a1)令该电压传感器于该功率控制单元连接该标准永磁式电动机时，感测该直流电源的一标准电压值；

(a2)令该电流传感器于该功率控制单元连接该标准永磁式电动机时，感测该直流电源的一标准电流值；

(a3)令该处理单元根据该标准电压值以及该标准电流值计算该标准功率值。