CN109861172A - 电机过热保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机过热保护方法及装置，方法包括：获得当前运行周期的电机工况信息如电流、转速和环境温度，获取预先标定的定子升温系数和定子热传导系数、转子升温值和转子热传导系数；将环境温度，定子升温系数和定子热传导系数，以及上一运行周期的定子温度、转子温度输入定子温度计算公式，得到定子实时温度；将转子升温值和转子热传导系数，以及上一运行周期的转子温度、定子温度输入转子温度计算公式，得到转子实时温度；比较转子实时温度与预设温度阈值，并在电机过热时执行与比较结果对应的电机保护动作。本发明提供的方案基于电机结构中定子与转子的热传导特性准确计算电机的实时温度，准确度较高。

Description

电机过热保护方法及装置

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种电机过热保护方法及装置。

背景技术

在现在汽车工业中，汽车电动机的设计是制造工艺的核心部分。其中，直流电机因成本低、速度快、定位精度高和动态响应快等优点被广泛应用于汽车电动机的设计。

直流电机工作的过程中，将电能部分转换为机械能，还有一部分是电机的损耗。其中，电机的损耗即是电机的电能转换为了内能，使得电机温度升高，电机温度的升高会对电机造成不可恢复性的损伤。因此，直流电机在使用过程中需要采取过热保护措施，保护直流电机的正常运转。

目前一种保护方法是根据电机的工作时长，估算出电机在该工作时长中的温度值，通过这个温度值去限制电机的工作状态。但是，该方法以估算的方式得出的电机温度值不准确，难以实现对电机的保护。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供的方法，用以实现电机的过热保护。另外，本发明还提供了一种电机过热保护装置及存储介质，用以保证所述方法在实际中的应用及实现。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种电机过热保护方法，包括：

获取当前运行周期的电机工况信息，所述电机工况信息包括：电流、转速和环境温度；

获取预先标定得到的定子升温系数和定子热传导系数，以及转子升温值和转子热传导系数，转子升温值与电流和转速对应；

将环境温度，定子升温系数和定子热传导系数，以及上一运行周期计算得到的定子温度、转子温度输入定子温度计算公式，计算得到定子实时温度；

将获取的转子升温值和转子热传导系数，以及上一运行周期计算得到的转子温度、定子温度输入转子温度计算公式，计算得到转子实时温度；

将当前运行周期计算得到的转子实时温度与预设温度阈值进行比较，并在电机过热时执行与比较结果对应的电机保护动作；

其中，对于第一个运行周期，其上一运行周期的转子温度和定子温度均等于环境温度。

第二方面，本发明提供了一种电机过热保护装置，包括：

工况信息采集单元，用于获取当前运行周期的电机工况信息，所述电机工况信息包括：电流、转速和环境温度；

标定系数获得单元，用于获取预先标定得到的定子升温系数和定子热传导系数，以及转子升温值和转子热传导系数，转子升温值与电流和转速对应；

定子温度计算单元，用于将环境温度，定子升温系数和定子热传导系数，以及上一运行周期计算得到的定子温度、转子温度输入定子温度计算公式，计算得到定子实时温度；

转子温度计算单元，用于将获取的转子升温值和转子热传导系数，以及上一运行周期计算得到的转子温度、定子温度输入转子温度计算公式，计算得到转子实时温度；

电机过热保护单元，用于将当前运行周期计算得到的转子实时温度与预设温度阈值进行比较，并在电机过热时执行与比较结果对应的电机保护动作；

其中，对于第一个运行周期，其上一运行周期的转子温度和定子温度均等于环境温度。

基于上述说明可知，本发明实施例提供的过热保护方法和装置，获取当前运行周期的电机工况信息如电流、转速和环境温度，获取预先标定的定子升温系数和定子热传导系数、转子升温值和转子热传导系数；将环境温度，定子升温系数和定子热传导系数，以及上一运行周期的定子温度、转子温度输入定子温度计算公式，得到定子实时温度；将转子升温值和转子热传导系数，以及上一运行周期的转子温度、定子温度输入转子温度计算公式，得到转子实时温度；比较转子实时温度与预设温度阈值，并在电机过热时执行与比较结果对应的电机保护动作。本发明提供的方案基于电机结构中定子与转子的热传导特性准确计算电机的实时温度，准确度较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例提供的一种电机过热保护方法的流程图；

图2示出了本发明实施例提供的一种电机过热保护装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

见图1，本实施例提供了一种电机过热保护方法，具体步骤包括S101～S105。

S101：获取当前运行周期的电机工况信息，电机工况信息包括：电流、转速和环境温度。

具体地，该方法在电机的运行过程中不断执行，实时计算电机在各个运行周期下的转子温度，并根据实时计算的转子温度对转子执行保护动作。

当前运行周期是电机运行过程中的任何一个运行周期。需要说明的是，对于第一个运行周期，其上一运行周期的转子温度和定子温度均等于环境温度。

在当前运行周期，采集电机工况信息，电机工况信息具体包括电流、转速及环境温度。其中，电流具体的采集方式可以是，采集电机的工作电压及转速，然后根据电机的工作电压与转速计算得到电流。

S102：获取预先标定得到的定子升温系数和定子热传导系数，以及转子升温值和转子热传导系数，转子升温值与电流和转速对应。

可以知道的是，电机由转子和定子两个基本部分构成，其中，转子与中心轴结合，实现转动；定子与环境接触，可通过定子向环境进行热量传递，实现降温。

电机的工作状态是由控制器控制的，控制器可以通过实验数据预先标定得到转子升温值、转子热传导系数、定子升温系数以及定子热传导系数，具体的标定过程详见下述说明。控制器可以保存标定得到的这些数值，本步骤从控制器中获得预先标定得到的数值即可。

需要说明的是，转子热传导系数表示转子热量传递的快慢，具体数值由转子的材质、转子质量等决定；定子升温系数表示定子升温过程中温度变化的快慢，定子热传导系数表示定子降温过程中温度变化的快慢，两个系数的数值也均由定子的材质、定子质量等决定。标定得到的转子热传导系数、定子升温系数、定子热传导系数分别是一个固定的数值。

但是，转子升温值与电流和转速对应，控制器中保存的转子升温值是一组数值，即在不同的电流和转速下对应有不同的转子升温值，或者说，每一个转子升温值都对应特定的电流和转速。因此，本步骤获得转子升温值的方式是，在多个转子升温值中读取与步骤S101中的电流和转速对应的转子升温值。转子升温值可以称为转子的初始升温值。

需要说明的是，转子升温值指的是转子基于自身转动所导致的本来升高的温度，并没有减去其向外界如定子所传递热量所降低的温度。转子的初始升温值表示转子在某一组电流和转速下，单位时间内转子升高的温度值，如电流1A，转速500rad/s，每500ms的单位时间长度内转子的温度上升0.4℃。

S103：将环境温度，定子升温系数和定子热传导系数，以及上一运行周期计算得到的定子温度、转子温度输入定子温度计算公式，计算得到定子实时温度。

环境温度、定子升温系数、定子热传导系数与定子实时温度之间存在函数关系，该函数为定子的热量传递方程(即定子温度计算公式)。其中，在各个运行周期内，环境温度是一个不变的量，即上述步骤S101采集到的环境温度。

将环境温度、当前运行周期的上一运行周期计算得到的定子温度、当前运行周期的上一运行周期计算得到的转子温度、步骤S102获取的定子升温系数、步骤S102获取的定子热传导系数代入到定子的热量传递方程中，计算出定子实时温度。

定子的热量传递方程(定子温度计算公式)为：

T_s(k)＝T_s(k-1)+K_{s_heat}·(T_a(k–1)–T_s(k–1))-K_{s_cool}·(T_s(k–1)-T_e) (1)

其中，k为当前运行周期的时刻，T_s(k)为当前运行周期的定子温度值，T_s(k-1)为当前运行周期的上一运行周期的定子温度，K_{s_heat}为定子升温系数，T_a(k-1)为当前运行周期的上一运行周期的转子温度，Ks_{_cool}为定子热传导系数，T_e为环境温度。

需要说明的是，对于第一个运行周期，其上一运行周期的转子温度和定子温度均等于环境温度；将每个运行周期计算得到的定子实时温度作为下一运行周期的T_s(k-1)代入公式(1)，以此类推，计算出每个运行周期对应的定子实时温度。

上述定子的热量传递方程表示的是从定子到环境的热量传递，该热量传递方程是由下述公式(2)推导得到的：

其中，C_s是定子的等量热传导密度，M_s是定子质量，T_s是定子的温度，t是时间，H_as是转子与定子之间的热传导参数，A_as是转子与定子之间热传递有效面积，T_a是转子的温度，H_se定子与环境之间的热传导参数，A_se是定子与环境之间热传递有效面积，T_e为环境温度。

转子向定子传递的热量为H_asA_as(T_a-T_s)，为方便统一描述，转子向定子传递的热量可理解为定子产生的热量或者定子吸收转子传递的热量，其中定子吸收转子传递的热量一部分热量用于提升定子的温度另外一部分则是从定子到环境的热量传递H_seA_se(T_s–T_e)。将这一过程进行微分，划分为两个相邻时刻k和k-1的热量传递，从而将公式(2)转化为公式(3)。

其中，t_s为相邻时刻k和k-1的时间间隔，T_s(k)为k时刻对应的定子温度，T_s(k-1)为k-1时刻对应的定子温度，T_a(k-1)为在k-1时刻对应的转子温度。

根据公式(3)可得到定子在k时刻的温度值T_s(k)，如公式(4)：

将公式(4)中的替换为K_{s_heat}，K_{s_heat}包含式中的5个参数，K_{s_heat}与这5个参数存在函数关系，通过对K_{s_heat}赋值，实现对这5个参数的设定。将公式(4)中的替换为K_{s_cool}，K_{s_cool}包含式中的5个参数,K_{s_cool}与这5个参数存在函数关系，通过对K_{s_cool}赋值，实现对这5个参数的设定。经过替换之后，便可以得到公式(1)表示的定子的热量传递方程。

S104：将获取的转子升温值和转子热传导系数，以及上一运行周期计算得到的转子温度、定子温度输入转子温度计算公式，计算得到转子实时温度。

其中，转子升温值、转子热传导系数、上一运行周期计算得到的转子温度、以及上一运行周期计算得到的定子温度与转子实时温度存在函数关系，该函数关系式为转子的热量传递方程(即转子温度计算公式)。

将转子升温值、转子热传导系数，当前运行周期的上一运行周期计算得到的转子温度、当前运行周期的上一运行周期计算得到的定子温度输入到转子的热量传递方程中，计算转子实时温度。

转子的热量传递方程(转子温度计算公式)为：

T_a(k)＝T_a(k-1)+F_{a_heat}·Q_w(k–1)-K_{a_cool}·(T_a(k–1)-T_s(k–1))(5)

其中，k为当前运行周期的时刻，T_a(k-1)为当前运行周期的上一运行周期的转子温度，F_{a_heat}为转子升温系数，Q_w(k-1)为当前运行周期的上一运行周期的电机损失能量，K_{a_cool}为转子热传导系数，T_s(k-1)为当前运行周期的上一运行周期的定子温度。需要说明的是，F_{a_heat}与Q_w(k-1)的乘积为转子升温值。

需要说明的是，对于第一个运行周期，其上一运行周期的转子温度和定子温度均等于环境温度；每个运行周期计算得到的转子实时温度作为新的T_a(k-1)代入公式(5)，以此类推，计算出每个当前运行周期对应的转子实时温度。

上述转子的热量传递方程是从转子到定子的热量传递，该热量传递方程是由下述公式(6)推导得到的：

其中，C_a是转子的等量热传导密度，M_a是转子质量，T_a是转子的温度，t是时间，Q_w是单位时间内产生的热量。

转子通过转动产生的热量，同时也是电机损失能量为Q_w，其中一部分热量用于提升转子的温度另外一部分则是从转子到定子的热量传递H_asA_as(T_a-T_s)，将转子向定子热量传递这一过程进行微分，划分为每两个相邻时刻k和k-1的热量传递，从而将公式(6)转化为公式(7)。

根据公式(7)可得到T_a在k时刻的温度值，如公式(8)：

将公式(8)中的替换为F_{a_heat}，F_{a_heat}包含式中的3个参数，F_{a_heat}与这3个参数存在函数关系，通过对F_{a_heat}赋值，实现对这3个参数的设定。将公式(8)中的替换为K_{a_cool}，K_{a_cool}包含式中的5个参数,K_{a_cool}与这5个参数存在函数关系，通过对K_{a_cool}赋值，实现对这5个参数的设定。经过替换之后，便可以得到公式(5)表示的定子的热量传递方程。

S105：将当前运行周期计算得到的转子实时温度与预设温度阈值进行比较，并在电机过热时执行与比较结果对应的电机保护动作。

其中，转子实时温度可以反映电机的工作状态，可以通过预设温度阈值对电机工作状态进行判断，判断电机是否过热。

具体地，本步骤的另一种实现方式包括：若计算得到的转子实时温度大于预设温度阈值，则电机进入保护状态；若计算得到的转子实时温度小于预设温度阈值，则电机正常工作。

或者，本步骤的另一种实现方式包括：若转子实时温度大于或等于第一预设温度阈值且小于第二预设温度阈值，则持续计算转子实时温度；若转子实时温度大于或等于第二预设温度阈值且小于第三预设温度阈值，则控制转子单向运转；若转子实时温度大于等于第三预设温度阈值，则禁止转子运转。其中，第一预设温度阈值、第二预设温度阈值和第三预设温度阈值可以为经验值，经过多次实验得到能够实现电机保护的第一预设温度阈值、第二预设温度阈值和第三预设温度阈值。

需要说明的是，转子的转动是由控制器来控制的，通过比较实时温度和预设温度阈值的大小来让控制器输出对应的信号。如，当转子实时温度大于等于第三预设温度阈值时，控制器不输出信号，从而使得电机停止工作。

本发明实施例提供了一种电机过热保护方法，该方法根据当前运行周期采集电机工况信息如电流、转速和环境温度等，获取预先标定得到的定子升温系数和定子热传导系数，以及转子升温值和转子热传导系数，转子升温值与电流和转速对应；将环境温度，定子升温系数和定子热传导系数，以及上一运行周期计算得到的定子温度、转子温度输入定子温度计算公式，计算得到定子实时温度；将转子升温值和转子热传导系数，以及上一运行周期计算得到的转子实时温度、定子温度输入转子温度计算公式，计算得到转子实时温度；将当前运行周期计算得到的转子实时温度与预设温度阈值进行比较，并在电机过热时执行与比较结果对应的电机保护动作。本发明提供的方法基于电机结构中定子与转子的热传导特性准确计算电机的实时温度，准确度较高。

在电机过热保护方法中，需要使用预先标定得到的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数。具体地，转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数的一种标定过程为：

在预设工况下，控制电机运行并采集电机升温过程和电机降温过程中各时刻的运行信息；所述运行信息包括：转速、电流、转子温度和定子温度；利用定子温度计算公式对各时刻的转子温度、定子温度和所述预设环境对应的环境温度进行拟合，得到定子升温系数和定子热传导系数；利用转子温度计算公式对各时刻的转子温度、定子温度、转速和电流进行拟合，得到转子升温值和转子热传导系数。

具体来讲，对电机设置预设工况(工况可以包括温度、电压、扭矩这些参数)，控制电机在这种预设工况下运行。在电机的升温过程中分别采集各个时刻的运行信息，以及在电机的降温过程中分别采集各个时刻的运行信息。运行信息包括有转子温度、定子温度、电流、转速等。

对于定子来说，得到的各时刻的转子温度、各时刻的定子温度和预设工况对应的环境温度之间具有关联关系，这种关联关系具体表现为定子温度计算公式中，因此将各时刻的转子温度、各时刻的定子温度和预设工况对应的环境温度分别代入到定子温度计算公式中进行拟合。根据上述关于定子温度计算公式的说明可以理解的是，定子温度计算公式中包含有定子升温系数以及定子热传导系数，拟合后可以得到定子升温系数以及定子热传导系数。

为了提高拟合得到这些系数的准确性，可以进行多次实验，对多次实验数据进行综合处理。具体地，定子升温系数和定子热传导系数是与工况对应的，在上述预设的该工况下，可以得到一组定子升温系数和定子热传导系数。对电机设置另一种工况，则在另一种工况下，可以得到另一组定子升温系数和定子热传导系数。

得到不同预设工况下的定子升温系数和定子热传导系数之后，综合处理方式可以有多种。例如，一种处理方式为，将多组不同预设工况下的定子升温系数和定子热传导系数分别求解平均值，以得到平均后的定子升温系数以及平均后的定子热传导系数。又如，一种处理方式为，分别将不同预设工况下的定子升温系数和定子热传导系数代入到定子温度计算公式中，然后使用定子温度计算公式，对各个预设工况下的各时刻的转子温度、定子温度和所述预设工况对应的环境温度进行拟合验证，如果某个预设工况下的定子升温系数和定子热传导系数具有最好的拟合验证效果，则将该某个预设工况下的定子升温系数和定子热传导系数作为最终拟合得到的定子升温系数和定子热传导系数。

需要说明的是，对于定子来说，定子升温系数和定子热传导系数可以同时拟合得到。对于转子来说，可以先拟合得到转子热传导系数，然后再拟合得到转子升温值。

其中，转子热传导系数的拟合标定过程为：在预设工况下，控制电机运行并采集电机升温过程和电机降温过程中各时刻的运行信息；所述运行信息包括：转速、电流、转子温度和定子温度；利用转子温度计算公式对电机降温过程中各时刻的转子温度及定子温度进行拟合，得到转子热传导系数。

需要说明的是，转子热传导系数的拟合标定过程与上述定子系数的标定过程相似，同样使用转子温度计算公式进行拟合。具体的过程如下所述：

在预设工况下，控制电机运行并采集转子的温度变化曲线以及定子的温度变化曲线。

例如，控制电机在某个工控(如23℃，9V，0扭矩)下工作，以使电机从环境温度升高至某一温度值，如120℃，此时电机停止工作，停止工作后的电机开始降温。记录电机中转子从环境温度升温至120℃，再从120℃降温至环境温度。

转子的降温过程曲线是将工作中的电机关闭后，电机中的转子的温度变化曲线，降温过程是通过转子向定子的热量传递、定子向环境的热量传递实现降温。采集转子在降温过程中变化的温度值、采集在转子降温过程中定子的温度值。将采集到的转子在降温过程中的温度值进行拟合，得到转子的降温过程曲线；将采集到的在转子降温过程中定子的温度值进行拟合，得到定子在转子降温过程中的温度变化曲线，该曲线分为定子升温过程曲线和定子降温过程曲线。

根据转子的降温过程曲线与定子的温度变化曲线，计算转子与定子在多个同一时刻的温度差。从转子的降温过程曲线与定子的温度变化曲线中，采集同一时刻的转子温度值和定子温度值，并将转子温度值减去定子温度值得到一组该时刻的温度差，采集多组后，得到在转子降温过程中，转子与定子的温度差数组。

从转子的降温过程曲线中，获得转子在各个时刻关联的降温值。具体地，转子在降温过程中温度会发生变化，变化的转子温度即为转子的降温值。转子在某个时刻关联的降温值，表示的是转子从该某个时刻到下一时刻的温度差值。例如k时刻到k-1时刻，转子温度会降低，降低的温度设为降温值。该降温值是与k时刻关联的。可见，时刻k与转子的降温值是一个对应关系，亦可称转子的降温值为转子在k时刻关联的降温值。

将每一时刻转子的降温值与同一时刻转子与定子之间的温度差组合为拟合参数组，使用拟合方程对多个拟合参数组进行拟合得到转子热传导系数；其中拟合方程即转子温度计算公式。具体如可以采用多项式最小二乘法的曲线拟合，通过线性插值的方式将拟合参数代入该拟合方程中，通过公式计算得到转子热传导系数。

得到转子热传导系数后，利用转子温度计算公式和转子热传导系数对电机升温过程中各预设工况各时刻的转子温度、定子温度、转速和电流进行拟合，得到转子升温值。

具体来讲，采集转子与定子在同一时刻的温度差；采集转子在所述时刻关联的实际升温值；获得转子的电流及转速；将所述转子热传导系数、转子与定子在同一时刻的温度差、转子在所述时刻关联的实际升温值输入至转子温度计算公式中，得到与所述电流及所述转速对应的转子的初始升温值；其中所述转子温度计算公式用于表示所述转子热传导系数、转子与定子在同一时刻的温度差、转子在所述时刻关联的实际升温值、转子的初始升温值四者之间的关系。

根据转子温度计算公式可知，该公式除了包含转子的初始升温值这个参数外，还包含有3个参数：转子热传导系数、转子与定子在同一时刻的温度差、转子在所述时刻关联的实际升温值。以下分别说明如何在拟合过程中获得该3个参数。

关于如何获得转子热传导系数。其中转子热传导系数即上述标定得到的转子热传导系数。

关于如何获得转子与定子在同一时刻的温度差。控制电机在某个工况下工作，以使电机从环境温度升高至某一温度值，如120℃，此时电机停止工作，停止工作后的电机开始降温。同时，记录电机中转子从环境温度升温至120℃，再从120℃降温至环境温度这一过程的温度曲线，该曲线分为转子升温过程曲线和转子降温过程曲线。还记录电机中定子在转子升降温这一过程中的定子的温度变化曲线，该曲线分为定子升温过程曲线和定子降温过程曲线。从转子的升温过程曲线与定子的温度变化曲线中，采集同一时刻的转子温度值和定子温度值，并将转子温度值减去定子温度值得到一组该时刻的温度差。

关于如何获得转子在所述时刻关联的实际升温值。在实验得到的转子的升温过程曲线中，采集相邻时刻的转子的温度值，如k时刻和k-1时刻的转子温度值，转子温度从k-1时刻升温至k时刻的温度，变化的温度值即为转子升温值，为表示时刻k与转子升温值是一个对应关系，亦可称该升温值为转子在k时刻关联的实际升温值。需要说明的是，实际升温值也是在单位时间长度内的升温值，单位时间长度即k与k-1之间的长度。实际升温值是相对于初始升温值而言的，实际升温值是考虑到了转子向定子传递热量后自身所降低的温度。

将上述获得的3个参数代入公式(5)表示的转子温度计算公式中，计算得到转子的初始升温值(即转子升温值)。

前已述及，转子升温值与电机的电流及转速相关，也就是说，在特定的电流及转速下，对应有特定的转子的初始升温值。因此，需要建立转子的初始升温值与电流及转速两者的对应关系。需要说明的是，拟合时的电机的电流及转速可能并非连续值，因此可以基于拟合时所得到的电流及转速与转子升温值之间的对应关系，使用插值法，得到各种电流及转速下的转子升温值。每一组电流及转速都会对应一个转子的初始升温值。电流及转速两者与转子升温值之间的对应关系可以使用二维表来表示。该二维表如表1所示：

表1

与上述标定定子升温系数以及定子热传导系数的方式相同，为了提高所标定得到的转子升温值以及转子热传导系数的准确性，可以设置多个不同预设工况，得到每个不同预设工况下对应的转子升温值以及转子热传导系数之后，对多组的转子升温值以及转子热传导系数进行综合处理，以得到最后标定的转子升温值以及转子热传导系数。

为了提高上述标定得到的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数的准确性，标定过程在包括上述步骤的基础上，还可以包括验证过程。具体的验证过程为：

仿真所述预设工况下的电机模型，利用拟合得到的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数计算在所述预设工况下的转子温度；获取对应的真实工况下的转子实际温度；调整拟合得到的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数，直到仿真计算出的转子温度与预设温度阈值相等时，所述转子实际温度与预设温度阈值相等或者所述转子实际温度小于预设温度阈值且与预设温度阈值之间的差值小于预设温差。

具体地，可以采用仿真软件如Simulink来仿真预设工况下的电机模型，并且在仿真软件中，将上述标定得到的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数设置在电机模型中。

电机模型在工作过程中，可以使用标定得到的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数，不断计算在各个运行周期的转子温度。获得预先设置的用于电机保护的温度阈值，在计算得到转子温度后，将该转子温度与预设温度阈值进行比较。若计算的转子温度等于预设温度阈值，在这种情况下，获得对应工况下电机的转子实际温度，判断电机的转子实际温度与预设温度阈值的大小；若电机的转子实际温度与预设温度阈值相等，或者电机的转子实际温度略小于预设温度阈值，则验证通过；若电机的转子实际温度大于预设温度阈值，则调整转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数，重新执行上述验证过程，直至验证通过。

本发明还提供了一种电机过热保护装置，如图2所示，该装置具体包括：工况信息采集单元201、标定系数获得单元202、定子温度计算单元203、转子温度计算单元204及电机过热保护单元205。

工况信息采集单元201，用于获取当前运行周期的电机工况信息，所述电机工况信息包括：电流、转速和环境温度；

标定系数获得单元202，用于获取预先标定得到的定子升温系数和定子热传导系数，以及转子升温值和转子热传导系数，转子升温值与电流和转速对应；

定子温度计算单元203，用于将环境温度，定子升温系数和定子热传导系数，以及上一运行周期计算得到的定子温度、转子温度输入定子温度计算公式，计算得到定子实时温度；

转子温度计算单元204，用于将获取的转子升温值和转子热传导系数，以及上一运行周期计算得到的转子温度、定子温度输入转子温度计算公式，计算得到转子实时温度；

电机过热保护单元205，用于将当前运行周期计算得到的转子实时温度与预设温度阈值进行比较，并在电机过热时执行与比较结果对应的电机保护动作；

其中，对于第一个运行周期，其上一运行周期的转子温度和定子温度均等于环境温度。

在一种实现方式中，标定系数获得单元202所获得的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数通过如下方式标定获得：

在各种预设工况下，控制电机运行并采集电机升温过程和电机降温过程中各时刻的运行信息；所述运行信息包括：转速、电流、转子温度和定子温度；利用定子温度计算公式对各预设工况各时刻的转子温度、定子温度和各预设工况对应的环境温度进行拟合，得到定子升温系数和定子热传导系数；利用转子温度计算公式对各预设工况各时刻的转子温度、定子温度、转速和电流进行拟合，得到转子升温值和转子热传导系数。

在一种实现方式中，标定系数获得单元202利用转子温度计算公式对各时刻的转子温度、定子温度、转速和电流进行拟合，得到转子升温值和转子热传导系数，具体包括：

利用转子温度计算公式对电机降温过程中各预设工况各时刻的转子温度及定子温度进行拟合，得到转子热传导系数；利用转子温度计算公式和转子热传导系数对电机升温过程中各预设工况各时刻的转子温度、定子温度、转速和电流进行拟合，得到转子升温值。

在一种实现方式中，标定系数获得单元202所获得的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数的标定过程还包括：

仿真各预设工况下的电机模型，利用拟合得到的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数计算在各预设工况下的转子温度；获取对应的真实工况下的转子实际温度；调整拟合得到的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数，直到仿真计算出的转子温度与预设温度阈值相等时，所述转子实际温度与预设温度阈值相等或者所述转子实际温度小于预设温度阈值且与预设温度阈值之间的差值小于预设温差。

在一种实现方式中，电机过热保护单元205用于将当前运行周期计算得到的转子实时温度与预设温度阈值进行比较，并在电机过热时执行与比较结果对应的电机保护动作，具体包括：

若所述转子实时温度大于或等于第一预设温度阈值且小于第二预设温度阈值，则持续计算所述转子实时温度；若所述转子实时温度大于或等于第二预设温度阈值且小于第三预设温度阈值，则控制转子单向运转；若所述转子实时温度大于等于第三预设温度阈值，则禁止转子运转。

另外，本发明还提供了一种可读性存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器调用，实现如上述任意一种电机过热保护方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电机过热保护方法，其特征在于，包括：

获取当前运行周期的电机工况信息，所述电机工况信息包括：电流、转速和环境温度；

获取预先标定得到的定子升温系数和定子热传导系数，以及转子升温值和转子热传导系数，转子升温值与电流和转速对应；

将环境温度，定子升温系数和定子热传导系数，以及上一运行周期计算得到的定子温度、转子温度输入定子温度计算公式，计算得到定子实时温度；

将获取的转子升温值和转子热传导系数，以及上一运行周期计算得到的转子温度、定子温度输入转子温度计算公式，计算得到转子实时温度；

将当前运行周期计算得到的转子实时温度与预设温度阈值进行比较，并在电机过热时执行与比较结果对应的电机保护动作；

其中，对于第一个运行周期，其上一运行周期的转子温度和定子温度均等于环境温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数通过如下方式标定获得：

在各种预设工况下，控制电机运行并采集电机升温过程和电机降温过程中各时刻的运行信息；所述运行信息包括：转速、电流、转子温度和定子温度；

利用定子温度计算公式对各预设工况各时刻的转子温度、定子温度和各预设工况对应的环境温度进行拟合，得到定子升温系数和定子热传导系数；

利用转子温度计算公式对各预设工况各时刻的转子温度、定子温度、转速和电流进行拟合，得到转子升温值和转子热传导系数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用转子温度计算公式对各时刻的转子温度、定子温度、转速和电流进行拟合，得到转子升温值和转子热传导系数，包括：

利用转子温度计算公式对电机降温过程中各预设工况各时刻的转子温度及定子温度进行拟合，得到转子热传导系数；

利用转子温度计算公式和转子热传导系数对电机升温过程中各预设工况各时刻的转子温度、定子温度、转速和电流进行拟合，得到转子升温值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数的标定过程还包括：

仿真各预设工况下的电机模型，利用拟合得到的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数计算在各预设工况下的转子温度；

获取对应的真实工况下的转子实际温度；

调整拟合得到的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数，直到仿真计算出的转子温度与预设温度阈值相等时，所述转子实际温度与预设温度阈值相等或者所述转子实际温度小于预设温度阈值且与预设温度阈值之间的差值小于预设温差。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将当前运行周期计算得到的转子实时温度与预设温度阈值进行比较，并在电机过热时执行与比较结果对应的电机保护动作，包括：

若所述转子实时温度大于或等于第一预设温度阈值且小于第二预设温度阈值，则持续计算所述转子实时温度；

若所述转子实时温度大于或等于第二预设温度阈值且小于第三预设温度阈值，则控制转子单向运转；

若所述转子实时温度大于等于第三预设温度阈值，则禁止转子运转。

6.一种电机过热保护装置，其特征在于，包括：

工况信息采集单元，用于获取当前运行周期的电机工况信息，所述电机工况信息包括：电流、转速和环境温度；

标定系数获得单元，用于获取预先标定得到的定子升温系数和定子热传导系数，以及转子升温值和转子热传导系数，转子升温值与电流和转速对应；

定子温度计算单元，用于将环境温度，定子升温系数和定子热传导系数，以及上一运行周期计算得到的定子温度、转子温度输入定子温度计算公式，计算得到定子实时温度；

转子温度计算单元，用于将获取的转子升温值和转子热传导系数，以及上一运行周期计算得到的转子温度、定子温度输入转子温度计算公式，计算得到转子实时温度；

电机过热保护单元，用于将当前运行周期计算得到的转子实时温度与预设温度阈值进行比较，并在电机过热时执行与比较结果对应的电机保护动作；

其中，对于第一个运行周期，其上一运行周期的转子温度和定子温度均等于环境温度。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，标定系数获得单元所获得的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数通过如下方式标定获得：

在各种预设工况下，控制电机运行并采集电机升温过程和电机降温过程中各时刻的运行信息；所述运行信息包括：转速、电流、转子温度和定子温度；

利用定子温度计算公式对各预设工况各时刻的转子温度、定子温度和各预设工况对应的环境温度进行拟合，得到定子升温系数和定子热传导系数；

利用转子温度计算公式对各预设工况各时刻的转子温度、定子温度、转速和电流进行拟合，得到转子升温值和转子热传导系数。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，标定系数获得单元利用转子温度计算公式对各时刻的转子温度、定子温度、转速和电流进行拟合，得到转子升温值和转子热传导系数，具体包括：

利用转子温度计算公式对电机降温过程中各预设工况各时刻的转子温度及定子温度进行拟合，得到转子热传导系数；

利用转子温度计算公式和转子热传导系数对电机升温过程中各预设工况各时刻的转子温度、定子温度、转速和电流进行拟合，得到转子升温值。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，标定系数获得单元所获得的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数的标定过程还包括：

仿真各预设工况下的电机模型，利用拟合得到的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数计算在各预设工况下的转子温度；

获取对应的真实工况下的转子实际温度；

调整拟合得到的转子升温值和转子热传导系数，以及定子升温系数和定子热传导系数，直到仿真计算出的转子温度与预设温度阈值相等时，所述转子实际温度与预设温度阈值相等或者所述转子实际温度小于预设温度阈值且与预设温度阈值之间的差值小于预设温差。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，电机过热保护单元用于将当前运行周期计算得到的转子实时温度与预设温度阈值进行比较，并在电机过热时执行与比较结果对应的电机保护动作，具体包括：

若所述转子实时温度大于或等于第一预设温度阈值且小于第二预设温度阈值，则持续计算所述转子实时温度；

若所述转子实时温度大于或等于第二预设温度阈值且小于第三预设温度阈值，则控制转子单向运转；

若所述转子实时温度大于等于第三预设温度阈值，则禁止转子运转。