CN104820184A - 一种补偿式电机系统及电机与逆变器的匹配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种补偿式电机系统及电机与逆变器的匹配方法，补偿式电机系统包括电连接的电机与逆变器，逆变器具有控制单元，电机设有与控制单元通信的存储模块。本发明通过向电机植入存储模块使电机本身具备信息管理能力，将电机生产过程中可能导致的差异化参数信息在生产的检测过程中进行实验测试，然后将得到的数据写入到电机中，在电机和逆变器匹配过程中，逆变器通过读取电机参数，调整逆变器控制参数，实现有差异化电机的快速匹配，同时保证电机系统的一致性能；由于逆变器可以对更大参数偏差范围的电机进行优化补偿，原本由于参数偏离大而被判断为不合格的电机，在本发明的电机系统中仍然可以得到合格产品的整体表现，产品合格率得到很大提升。

Description

一种补偿式电机系统及电机与逆变器的匹配方法

技术领域

本发明涉及一种新能源汽车主驱动电机，尤其涉及一种补偿式电机系统及电机与逆变器的匹配方法。

背景技术

新能源汽车的主驱动电机系统即电机和逆变器，在批量生产时需要保证电机与逆变器的通配性，以确保车辆的品质，以便生产流畅，便于维护电机。

目前，电机和逆变器的设计和生产都是相对独立的，为了使电机与逆变器精确匹配，需分别对电机和逆变器进行测试，来保证电机与逆变器的参数一致。逆变器的参数精度较易控制，因其电子器件的精度本身可以达到很高的级别，而且其控制软件可以采取各种措施进行误差修正。而控制电机的参数精度需要提高材料的精度等级，增加了材料成本；另外，需要增加工序来保证安装精度，比如，电机的位置传感器如旋转变压器的安装精度以及其本身输出精度的不足会影响电机的精度，提高旋转变压器的精度则要付出更高的成本，而且电机和旋转变压器的加工精度难以保证在安装时的角度误差，必须经过大量的调整才能保证精度要求，增加了生产工序和工时，降低了生产效率，导致成本高、交货周期长等问题，难以满足新能源汽车爆发式增长的市场前景。

在批量生产电机时，由于加工材料与生产工序的限制，导致各电机之间存在差异，因各电机不具备相当的一致性，不能进行现场更换，不便于维护。

值得一提的是，目前电机可追溯信息的查询需要借助于电机钢印号和铭牌信息和相关的技术和过程文档，当车辆电机系统出现问题，在维护现场快速得 到这些信息非常困难，现场不能了解到系统出现的问题而影响维修；但是对于生产厂家而言，更需要研究问题出现的机理，以及研究问题防范的措施。由于信息组织和查询不便，影响现场维修以及生产商做防范措施。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种无需分别测试逆变器与电机，即可实现电机与逆变器精确匹配的补偿式电机系统及电机与逆变器的匹配方法，利用逆变器控制软件高度灵活的特点，通过将电机的差异化参数通知逆变器，逆变器对这些参数上有一定离散性的电机进行优化补偿，保证电机系统整体性能相匹配，以简化电机的测试，降低其生产成本，提高生产效率且维护方便。 

本发明的补偿式电机系统，包括电连接的电机与逆变器，所述逆变器具有控制单元，所述电机设有与所述控制单元通信的存储模块。

进一步的，所述存储模块存储有由测试系统测试并生成的所述电机的配置参数，通过所述控制单元将所述配置参数存储于所述存储模块内。

进一步的，所述配置参数包括电机的反电势和电感参数、力矩标定数据、弱磁控制参数、位置传感器安装误差，位置传感器精度标定数据。

进一步的，所述存储模块还存储有电机的生产信息，所述生产信息包括物料采购信息，生产组织文件版本，生产人员，测试数据和测试人员，产品号、版本、序列号、生产日期。

进一步的，所述存储模块通过SPI或I²C总线与所述控制单元连接。

进一步的，所述测试系统通过CAN总线与所述控制单元通讯连接。

进一步的，所述存储模块为包含非易失性存储器的EEROM、FLASH、铁电 存储器、MCU、DSP、FPGA、单板机中的一种。

本发明还提供电机与逆变器的匹配方法，所述逆变器具有控制单元，所述电机设有与所述控制单元通信的存储模块，所述电机与所述逆变器的匹配方法包括步骤：

第一步、通过所述控制单元向所述存储模块中写入电机在生产测试过程中采集并生成的配置参数；

第二步、将所述逆变器与所述电机上电，所述控制单元从所述存储模块中读取所述配置参数，并更新所述控制单元内部的参数配置表，所述逆变器依据所述配置参数控制所述电机运行。

进一步的，所述第一步中电机配置参数的采集包括步骤：

(1)、运行所述电机的旋转变压器零位位置标定程序，由测试系统检测所述电机和旋转变压器的零位安装对正误差；

(2)、利用所述测试系统将所述电机恒速运行到不同转速，运行所述电机的旋转变压器误差标定程序，所述测试系统记录不同转速下旋转变压器误差对照表；

(3)、利用所述测试系统将电机恒速运行额定转速，运行所述逆变器的电流扫描程序，所述测试系统记录所述电机的反电势、输出力矩，记录所述逆变器的输出电压，并计算所述电机的反电势和电感参数，以及反电势和电感与所述电机设计值的偏差，生成所述电机的力矩控制曲线和弱磁控制曲线。

进一步的，所述测试系统通过CAN总线将所述配置参数通讯发送给所述控制单元，所述控制单元通过SPI或I²C总线将所述配置参数写入所述存储模块。

借由上述方案，本发明通过向电机植入存储模块使电机本身具备信息管理能力，将电机生产过程中可能导致的差异化参数信息在生产的检测过程中进行 实验测试，然后将得到的数据写入到电机中，在电机和逆变器匹配过程中，逆变器通过读取电机参数，调整逆变器控制参数，实现有差异化电机的快速匹配，同时保证电机系统的一致性能；由于逆变器可以对更大参数偏差范围的电机进行优化补偿，原本由于参数偏离大而被判断为不合格的电机，在本发明的电机系统中仍然可以得到合格产品的整体表现，产品合格率得到很大提升。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的原理框架图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1，本发明一较佳实施例所述的一种补偿式电机系统包括电连接的电机与逆变器，逆变器具有控制单元，电机设有与控制单元通信的存储模块。通过向电机植入存储模块使电机本身具备信息管理能力，将电机生产过程中可能导致的差异化参数信息在生产的检测过程中进行实验测试，可利用测试系统进行检测，将测试系统与逆变器的控制单元通信连接，由测试系统测试并生成电机的配置参数，并通过控制单元将配置参数存储于存储模块内，在电机和逆变器匹配的过程中，逆变器通过读取电机的配置参数，调整控制单元的控制参数，实现有差异化电机的快速匹配，利用逆变器与电机的匹配，保证电机系统的一致性。

在电机的生产过程中，须对电机的实际参数进行测试，以筛选不良产品，本发明利用测试过程将收集到的电机参数写入到电机存储模块中，没有增加太多额外的工序，同时由于逆变器可以对更大参数偏差范围的电机进行优化补偿，原本由于参数偏离大而被判断为不合格的电机，在本发明的电机系统中仍然可以补偿为合格产品，产品合格率得到很大提升。

具体的，测试系统写入存储模块的配置参数包括电机的反电势和电感参数、力矩标定数据、弱磁控制参数、位置传感器安装误差，位置传感器精度标定数据，利用这些参数实现电机的差异化匹配。由于本发明是使电机具备信息存储能力，通过存储电机的参数信息，实现逆变器与电机的自动匹配，无需在生产加工时，采用成本较高的物料，也无需进行大量的安装调整，从而降低物料成本、简化生产过程，在降低成本的同时确保了电机与逆变器系统的整体匹配精度。

优选的，存储模块还存储有电机的生产信息，所述生产信息包括物料采购信息，生产组织文件版本，生产人员，测试数据和测试人员，产品号、版本、序列号、生产日期。通过在存储模块内存储电机的生产信息，便于在维护过程中，现场维护人员可快速读取到电机的生产信息，方便维修；同时生产商问题调查时，可以通过逆变器读取电机存储的这些数据，将这些数据上传到电机生产厂商的服务器中，通过对这些问题电机的可追溯数据进行统计分析，借助这些非常有针对性的大数据，可以找到共性原因，继而对测试流程进行优化，防止问题产品继续进入市场，同时可以对采购和设计端进行改善，持续提高产品设计和生产质量。

本发明中存储模块为包含非易失性存储器的EEROM、FLASH、铁电存储器、MCU、DSP、FPGA、单板机中的一种，存储模块通过SPI或I²C总线与控制单 元连接，测试系统通过CAN总线与逆变器连接。本发明中逆变器和电机间的SPI或I²C总线通讯需在逆变器功率开关电路不工作即电机没有动力电源的情况下通讯，以避免在大功率电机系统中受到强烈的电磁干扰，保证了数据传输的完整性和可靠性。

本发明中电机与逆变器的匹配方法包括如下步骤：

第一步、利用测试系统采集所述电机的参数信息，并生成配置参数通过所述控制单元写入所述存储模块；

第二步、将所述逆变器与所述电机上电，所述控制单元从所述存储模块中读取所述配置参数，并更新所述控制单元内部的参数配置表，所述逆变器依据所述配置参数控制所述电机运行。

而生产过程中电机参数的采集是通过如下步骤实现的：

(1)、运行电机的旋转变压器零位位置标定程序，利用测试系统检测电机和旋转变压器的零位安装对正误差；

(2)、利用测试系统将电机恒速运行到不同转速，运行电机的旋转变压器误差标定程序，测试系统记录不同转速下旋转变压器误差对照表，如果误差对照表中的误差值超过限制值(3°电角度)认定该电机所安装的旋转变压器为不合格品，如果误差值都在限制值内，认定旋转变压器合格；

(3)、利用测试系统将电机恒速运行额定转速，测试系统通过CAN总线控制逆变器，运行逆变器的电流扫描程序，测试系统记录电机的反电势、输出力矩，记录逆变器的输出电压，并计算电机的反电势和电感参数，以及反电势和电感与电机设计值的偏差，达到2％后判定电机不合格，对于合格的电机生成电机的力矩控制曲线和弱磁控制曲线。

上述参数采集后，测试系统将这些参数通过CAN总线发送给控制单元，控 制单元通过SPI或I²C总线写入电机内部的存储模块。

本发明中逆变器控制单元对电机的主要控制参数设置为可配置的，对于电机生产过程中的所造成的个体差异所体现的参数差异，比如电机的反电势、电感量、旋转变压器的安装零位对正误差、旋转变压器的本体输出精度误差，在控制单元中通过参数配置对这些差异进行补偿。对电机反电势和电感差异造成的力矩输出差异和弱磁电流差异，在电机测试过程中，通过测试系统运行电流扫描测试电机的反电势和电感参数，然后测试系统计算电机的力矩控制曲线和弱磁控制曲线，将这些曲线、参数通过CAN通讯发送给逆变器，然后逆变器通过SPI或I²C总线将这些参数写入电机内部的存储模块。对于旋转变压器的安装零位对正误差、旋转变压器的本体输出精度误差，测试系统同样可以实现测试并生成配置参数，然后写入电机的存储模块。当逆变器和电机在应用现场上电后，逆变器首先从电机中读取这些参数，然后更新逆变器内部的参数配置表，然后逆变器就依据该电机设定的力矩控制曲线和弱磁控制曲线、旋转变压器误差补偿曲线运行该电机，就实现了逆变器和电机的自动在线匹配。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种补偿式电机系统，其特征在于：包括电连接的电机与逆变器，所述逆变器具有控制单元，所述电机设有与所述控制单元通信的存储模块。

2.根据权利要求1所述的补偿式电机系统，其特征在于：所述存储模块存储有由测试系统测试并生成的所述电机的配置参数，通过所述控制单元将所述配置参数存储于所述存储模块内。

3.根据权利要求2所述的补偿式电机系统，其特征在于：所述配置参数包括电机的反电势和电感参数、力矩标定数据、弱磁控制参数、位置传感器安装误差，位置传感器精度标定数据。

4.根据权利要求3所述的补偿式电机系统，其特征在于：所述存储模块还存储有电机的生产信息，所述生产信息包括物料采购信息，生产组织文件版本，生产人员，测试数据和测试人员，产品号、版本、序列号、生产日期。

5.根据权利要求4所述的补偿式电机系统，其特征在于：所述存储模块通过SPI或I²C总线与所述控制单元连接。

6.根据权利要求5所述的补偿式电机系统，其特征在于：所述测试系统通过CAN总线与所述控制单元通讯连接。

7.根据权利要求6所述的补偿式电机系统，其特征在于：所述存储模块为包含非易失性存储器的EEROM、FLASH、铁电存储器、MCU、DSP、FPGA、单板机中的一种。

8.一种电机与逆变器的匹配方法，其特征在于：所述逆变器具有控制单元，所述电机设有与所述控制单元通信的存储模块，所述电机与所述逆变器的匹配方法包括步骤：

第一步、通过所述控制单元向所述存储模块中写入电机在生产测试过程中采集并生成的配置参数；

第二步、将所述逆变器与所述电机上电，所述控制单元从所述存储模块中读取所述配置参数，并更新所述控制单元内部的参数配置表，所述逆变器依据所述配置参数控制所述电机运行。

9.根据权利要求8所述的电机与逆变器的匹配方法，其特征在于：所述第一步中电机配置参数的采集包括步骤：

(1)、运行所述电机的旋转变压器零位位置标定程序，由测试系统检测所述电机和旋转变压器的零位安装对正误差；

(2)、利用所述测试系统将所述电机恒速运行到不同转速，运行所述电机的旋转变压器误差标定程序，所述测试系统记录不同转速下旋转变压器误差对照表；

(3)、利用所述测试系统将电机恒速运行额定转速，运行所述逆变器的电流扫描程序，所述测试系统记录所述电机的反电势、输出力矩，记录所述逆变器的输出电压，并计算所述电机的反电势和电感参数，以及反电势和电感与所述电机设计值的偏差，生成所述电机的力矩控制曲线和弱磁控制曲线。

10.根据权利要求9所述的电机与逆变器的匹配方法，其特征在于：所述测试系统通过CAN总线将所述配置参数通讯发送给所述控制单元，所述控制单元通过SPI或I²C总线将所述配置参数写入所述存储模块。