CN113489423B - 电机部件工作温度在线控制方法、存储介质和控制器 - Google Patents

电机部件工作温度在线控制方法、存储介质和控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电机部件工作温度在线控制方法，包括实时量测电机部件工作温度；根据电机幅值补偿系数和温度传感器热时间补偿系数对电机部件工作温度进行实时补偿，计算获得电机部件实际工作温度；根据电机部件实际工作温度判断电机部件是否工作过温，若电机部件工作过温则逐次降低电机输出功率，直至电机部件实际工作温度降入设计区间；否则，维持电机工况不变。本发明能应用于各种电机，既适用于新平台电机产品方案开发也可直接对现有电机系统进行技术升级，能避免电机部件工作过温，提升系统功能安全性。

Description

电机部件工作温度在线控制方法、存储介质和控制器
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种能避免电机部件工作过温的电机部件工作温度在线控制方法。本发明还涉及一种用于执行所述电机部件工作温度在线控制方法中步骤的计算机可读存储介质和电机控制器，以及一种能避免电机部件工作过温的电机部件工作温度在线管理系统。
背景技术
随着新能源汽车的逐步普及，车用电机的应用也越来越广泛。工作温度是判断电机是否正常运行的重要指标，温度过高会影响新能源车用电机功能安全和绝缘寿命，进而影响乘客安全。
以扁铜线电机为例，扁铜线电机通常在绕组端部靠近气隙的内侧布置NTC温度传感器监控电机工作温度，参考图1所示。根据传热学理论，NTC温度传感器自身存在热时间常数，NTC温度传感器和电机之间存在传热热阻，电机旋转时腔体内流动的气体会形成强制对流，这些因素都会导致NTC温度传感器产生测试误差。参考图2所示，是一种现有扁铜线电机NTC温度传感器测试数值TNTC与电机真实温度Thot测试结果对比，由测试结果可见，NTC测试温度始终低于电机真实温度，测试误差受转速影响，NTC温度传感器的最大温度测试误差达到-35.6℃，这会严重误判电机真实工作热状态，进而影响车辆安全。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明要解决的技术问题是提供一种能准确获得电机部件工作温度，避免电机部件过温工作的电机部件工作温度在线控制方法。
相应的，本发明还提供了一种用于执行所述电机部件工作温度在线控制方法中步骤的计算机可读存储介质和电机控制器，以及一种能准确获得电机部件工作温度，避免电机部件工作过温的电机部件工作温度在线管理系统。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电机部件工作温度在线控制方法，包括以下步骤：
S1，实时量测电机部件工作温度；
S2，根据电机幅值补偿系数和温度传感器热时间补偿系数对电机部件工作温度进行实时补偿，计算获得电机部件实际工作温度；
S3，根据电机部件实际工作温度判断电机部件是否工作过温，若电机部件工作过温则逐次降低电机输出功率，直至电机部件实际工作温度降入设计区间；否则，维持电机工况不变。
可选择的，进一步改进所述的电机部件工作温度在线控制方法，实施步骤S2时，采用公式(1)计算获得电机部件实际工作温度；
Tctrl＝kt*(ka*T1-T0)+T0 公式(1)
Tctrl表示电机部件补偿后的控制温度，kt表示温度传感器热时间补偿系数，ka是电机幅值补偿系数，T1是当前时刻电机部件工作温度，T0是前一采样时刻电机部件工作温度。
可选择的，进一步改进所述的电机部件工作温度在线控制方法，所述电机幅值补偿系数ka和电机工作温度传感器热时间补偿系数kt能通过电机样机标定获取。
电机样机开发阶段，会使用到根据设计需要在电机各部件处布置温度传感器的电机样机，通过该电机样机在试验台架能完成电机幅值补偿系数ka和电机工作温度传感器热时间补偿系数kt的标定。
可选择的，进一步改进所述的电机部件工作温度在线控制方法，按预设百分比逐次降电机输出功率，直至电机部件实际工作温度降入设计区间。
可选择的，进一步改进所述的电机部件工作温度在线控制方法，其能用于水冷电机、油冷电机、圆铜线电机或扁铜线电机的电机部件工作温度控制。
可选择的，进一步改进所述的电机部件工作温度在线控制方法，所述电机部件包括定子绕阻、转子励磁绕组、转子或磁钢其中至少一种。
本发明提供一种用于执行上述任意一项所述的电机部件工作温度在线控制方法中步骤的计算机可读存储介质。
本发明提供一种用于执行上述任意一项所述的电机部件工作温度在线控制方法的电机控制器。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电机部件工作温度在线管理系统，包括：
温度传感器，其用于实时量测电机部件工作温度；根据量测的电机部件不同，温度传感器的相应位置也不同。
电机控制器，其根据电机幅值补偿系数和温度传感器热时间补偿系数计算获得电机部件实际工作温度，其根据电机部件实际工作温度判断电机部件是否工作过温，若电机部件工作过温则逐次降低电机输出功率直至电机部件实际工作温度降入设计区间；否则，维持电机工况不变。
可选择的，进一步改进所述的电机部件工作温度在线管理系统，电机控制器采用公式(1)计算获得电机部件实际工作温度；
Tctrl＝kt*(ka*T1-T0)+T0 公式(1)
Tctrl表示电机部件补偿后的控制温度，kt表示温度传感器热时间补偿系数，ka是电机幅值补偿系数，T1是当前时刻电机部件工作温度，T0是前一采样时刻电机部件工作温度。
可选择的，进一步改进所述的电机部件工作温度在线管理系统，所述电机幅值补偿系数ka和电机工作温度传感器热时间补偿系数kt能通过电机样机标定获取。
可选择的，进一步改进所述的电机部件工作温度在线管理系统，电机控制器按预设百分比逐次降电机输出功率，直至电机部件实际工作温度降入设计区间。
可选择的，进一步改进所述的电机部件工作温度在线管理系统，其能用于水冷电机、油冷电机、圆铜线电机或扁铜线电机的电机部件工作温度控制。
可选择的，进一步改进所述的电机部件工作温度在线管理系统，所述电机部件包括定子绕阻、转子励磁绕组、转子或磁钢其中至少一种。
可选择的，进一步改进所述的电机部件工作温度在线管理系统，所述电机控制器能集成于车辆控制器。
本发明提供的电机部件工作温度在线控制方法、存储介质、电机控制和管理系统理论上能应用于各种电机，包括但不限于新能源汽车中使用的电机。以新能源车用扁铜线电机为例，通过本发明对电机部件温度进行补偿获得电机部件实际工作温度，进而控制电机输出功率，避免电机部件工作过温。
本发明电机部件工作温度在线控制方法能通过计算编程技术手段代码化后移植于计算机可读存储介质或烧录于电机控制器中，操作简单易于实现，便于大批量产品应用，不需要增加额外硬件成本。本发明既适用于新平台电机产品方案开发也可直接对现有电机系统进行技术升级，提升系统功能安全性。
进一步的，以图2所示扁铜线电机为例，采用本发明的方案后，同时测试得到电机真实温度Thot，NTC温度传感器测试温度TNTC和补偿后的控制温度Tctrl，温度对比如图5和下表1所示；
表1
测试结果表明，与电机真实温度相比，NTC温度测试最大误差是-35.6℃，而通过本发明补偿后的实际控制温度最大误差仅-4.1℃，大大提升了以温度作为标准判定电机工作热状态的判定精度，证明了本发明提供的在线控制方法和管理系统非常有效。
若直接以NTC温度传感器测试数值作为电机工作状态判断标准，则由于判定温度严重低于电机真实温度，无法及时切入保护状态，会导致电机过热甚至烧毁，进而严重影响车辆功能安全。而本发明提供的在线控制方法和管理系统对电机温度进行实时补偿，以补偿后的实际控制温度作为判定温度，可以准确判定电机工作状态是否过温，对电机进行精确的过温保护。
附图说明
本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是NTC温度传感器安装位置示意图。
图2是NTC温度传感器量测温度与真实温度的对比效果图。
图3是本发明控制原理示意图。
图4是本发明流程示意图。
图5是NTC温度传感器测试温度TNTC和补偿后的控制温度Tctrl对比效果图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性
在全部附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。如在这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意组合和所有组合。这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
第一实施例；
参考图4所示，本发明提供一种电机部件工作温度在线控制方法，包括以下步骤：
S1，实时量测电机部件工作温度；
S2，根据电机幅值补偿系数和温度传感器热时间补偿系数对电机部件工作温度进行实时补偿，计算获得电机部件实际工作温度；
S3，根据电机部件实际工作温度判断电机部件是否工作过温，若电机部件工作过温则逐次降低电机输出功率，直至电机部件实际工作温度降入设计区间；否则，维持电机工况不变。
第二实施例；
本发明提供一种电机部件工作温度在线控制方法，包括以下步骤：
S1，实时量测电机部件工作温度；
S2，采用公式(1)计算获得电机部件实际工作温度；
Tctrl＝kt*(ka*T1-T0)+T0 公式(1)
Tctrl表示电机部件补偿后的控制温度，kt表示温度传感器热时间补偿系数，ka是电机幅值补偿系数，T1是当前时刻电机部件工作温度，T0是前一采样时刻电机部件工作温度；
S3，根据电机部件实际工作温度判断电机部件是否工作过温，若电机部件工作过温则逐次降低电机输出功率，直至电机部件实际工作温度降入设计区间；否则，维持电机工况不变；
其中，所述电机幅值补偿系数ka和电机工作温度传感器热时间补偿系数kt能通过电机样机标定获取。
第三实施例；
本发明提供一种电机部件工作温度在线控制方法，包括以下步骤：
S1，实时量测电机部件工作温度；
S2，采用公式(1)计算获得电机部件实际工作温度；
Tctrl＝kt*(ka*T1-T0)+T0 公式(1)
Tctrl表示电机部件补偿后的控制温度，kt表示温度传感器热时间补偿系数，ka是电机幅值补偿系数，T1是当前时刻电机部件工作温度，T0是前一采样时刻电机部件工作温度；
S3，根据电机部件实际工作温度判断电机部件是否工作过温，若电机部件工作过温则按预设百分比逐次降低电机输出功率，直至电机部件实际工作温度降入设计区间；否则，维持电机工况不变；
其中，所述电机幅值补偿系数ka和电机工作温度传感器热时间补偿系数kt能通过电机样机标定获取。
可选择的，本发明上述第一实施例～第三实施例提供的电机部件工作温度在线控制方法，能用于水冷电机、油冷电机、圆铜线电机或扁铜线电机的电机部件工作温度控制。
其中，所述电机部件包括定子绕阻、转子励磁绕组、转子或磁钢其中至少一种。
第四实施例；
本发明提供一种用于执行第一实施例～第三实施例任意一项所述的电机部件工作温度在线控制方法中步骤的计算机可读存储介质。上述第一实施例～第三实施例的方法能通过计算机编程技术手段代码化后拷贝至计算机可读存储介质。
第五实施例；
本发明提供一种用于执行第一实施例～第三实施例任意一项所述的电机部件工作温度在线控制方法的电机控制器。上述第一实施例～第三实施例的方法能通过计算机编程技术手段代码化后烧录至计算机可读存储介质。
第六实施例；
本发明提供一种电机部件工作温度在线管理系统，包括：
温度传感器，其用于实时量测电机部件工作温度；温度传感器的位置由需要管理的电机部件决定；
电机控制器，其根据电机幅值补偿系数和温度传感器热时间补偿系数计算获得电机部件实际工作温度，其根据电机部件实际工作温度判断电机部件是否工作过温，若电机部件工作过温则逐次降低电机输出功率直至电机部件实际工作温度降入设计区间；否则，维持电机工况不变。
第七实施例；
本发明提供一种电机部件工作温度在线管理系统，包括：
温度传感器，其用于实时量测电机部件工作温度；温度传感器的位置由需要管理的电机部件决定；
电机控制器，电机控制器采用公式(1)计算获得电机部件实际工作温度；
Tctrl＝kt*(ka*T1-T0)+T0 公式(1)
Tctrl表示电机部件补偿后的控制温度，kt表示温度传感器热时间补偿系数，ka是电机幅值补偿系数，T1是当前时刻电机部件工作温度，T0是前一采样时刻电机部件工作温度；
电机控制器根据电机部件实际工作温度判断电机部件是否工作过温，若电机部件工作过温则：电机控制器按预设百分比逐次降低电机输出功率直至电机部件实际工作温度降入设计区间；否则，维持电机工况不变。
其中，所述电机幅值补偿系数ka和电机工作温度传感器热时间补偿系数kt能通过电机样机标定获取,所述电机部件包括定子绕阻、转子励磁绕组、转子或磁钢其中至少一种。
可选择的，本发明第六实施例和第七实施例提供的电电机部件工作温度在线管理系统，能用于水冷电机、油冷电机、圆铜线电机或扁铜线电机的电机部件工作温度控制。
可选择的，将本发明第六实施例和第七实施例提供的电电机部件工作温度在线管理系统应用于新能源汽车时，所述电机控制器能集成于车辆控制器。
除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种电机部件工作温度在线控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，实时量测电机部件工作温度；
S2，根据电机幅值补偿系数和温度传感器热时间补偿系数对电机部件工作温度进行实时补偿，计算获得电机部件实际工作温度，采用公式（1）计算获得电机部件实际工作温度；
公式（1）
表示电机部件补偿后的控制温度，/>表示温度传感器热时间补偿系数，/>是电机幅值补偿系数，/>是当前时刻电机部件工作温度，/>是前一采样时刻电机部件工作温度；
S3，根据电机部件实际工作温度判断电机部件是否工作过温，若电机部件工作过温则逐次降低电机输出功率，直至电机部件实际工作温度降入设计区间；否则，维持电机工况不变。
2.如权利要求1所述的电机部件工作温度在线控制方法，其特征在于：所述电机幅值补偿系数和电机工作温度传感器热时间补偿系数/>能通过电机样机标定获取。
3.如权利要求1所述的电机部件工作温度在线控制方法，其特征在于：按预设百分比逐次降电机输出功率，直至电机部件实际工作温度降入设计区间。
4.如权利要求1所述的电机部件工作温度在线控制方法，其特征在于：其能用于水冷电机、油冷电机、圆铜线电机或扁铜线电机的电机部件工作温度控制。
5.如权利要求1所述的电机部件工作温度在线控制方法，其特征在于：所述电机部件包括定子绕阻、转子励磁绕组、转子或磁钢其中至少一种。
6.一种用于执行权利要求1-5任意一项所述的电机部件工作温度在线控制方法中步骤的计算机可读存储介质。
7.一种用于执行权利要1-5任意一项所述的电机部件工作温度在线控制方法的电机控制器。
8.一种电机部件工作温度在线管理系统，其特征在于，包括：
温度传感器，其用于实时量测电机部件工作温度；
电机控制器，其根据电机幅值补偿系数和温度传感器热时间补偿系数计算获得电机部件实际工作温度，其根据电机部件实际工作温度判断电机部件是否工作过温，若电机部件工作过温则逐次降低电机输出功率直至电机部件实际工作温度降入设计区间；否则，维持电机工况不变；
其中，电机控制器采用公式（1）计算获得电机部件实际工作温度；
公式（1）
表示电机部件补偿后的控制温度，/>表示温度传感器热时间补偿系数，/>是电机幅值补偿系数，/>是当前时刻电机部件工作温度，/>是前一采样时刻电机部件工作温度。
9.如权利要求8所述的电机部件工作温度在线管理系统，其特征在于：所述电机幅值补偿系数和电机工作温度传感器热时间补偿系数/>能通过电机样机标定获取。
10.如权利要求8所述的电机部件工作温度在线管理系统，其特征在于：电机控制器按预设百分比逐次降电机输出功率，直至电机部件实际工作温度降入设计区间。
11.如权利要求8-10任意一项所述的电机部件工作温度在线管理系统，其特征在于：其能用于水冷电机、油冷电机、圆铜线电机或扁铜线电机的电机部件工作温度控制。
12.如权利要求8-10任意一项所述的电机部件工作温度在线管理系统，其特征在于：所述电机部件包括定子绕阻、转子励磁绕组、转子或磁钢其中至少一种。
13.如权利要求8-10任意一项所述的电机部件工作温度在线管理系统，其特征在于：所述电机控制器能集成于车辆控制器。
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