CN213813875U - 便携式新能源汽车永磁同步电机检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种便携式新能源汽车永磁同步电机检测系统，包括安装在同一箱体内的信号采集器、信号调节器、信号转换器、检测控制器，所述信号采集器的输入端通过导线与永磁同步电机连接，用于采集永磁同步电机的运行信号，信号采集器的输出端通过导线与信号调节器的输入端连接，该信号调节器用于调理接收到的运行信号，所述信号调节器的输出端通过导线与信号转换器的输入端连接，通过信号转换器将模拟信号转换为数字信号，所述信号转换器的输出端通过导线与检测控制器连接，该检测控制器用于分析接收到的数字信号，所述检测控制器通过导线与永磁同步电机的驱动器连接，检测控制器通过发出的激励指令使驱动器控制永磁同步电机运行。

Description

便携式新能源汽车永磁同步电机检测系统

技术领域

本实用新型涉及电机检测技术领域，特别涉及一种便携式新能源汽车永磁同步电机检测系统。

背景技术

汽车永磁同步电机是新能源汽车中的重要部件之一，其技术参数是否合格，将直接影响到功能与使用效果，因此永磁同步电机在出厂前需要经过严格的测试，产品检测合格才会提供给汽车主机厂，且汽车厂家在组装时还会进行总成测试与整车测试，确保产品合格才能提供给消费者。

目前，制造企业所采用的新能源汽车永磁同步电机检测设备通常包括电池模拟器、电机控制器、水冷系统、被测试电机、测功机的控制器、驱动电源、加载系统、测试系统和安装机构等，现有的这种检测设备各部件的体积较大，整个检测设备较为笨重，无法将其随身携带在车辆上，或者是在野外环境下使用。而且，制造企业所采用的永磁同步电机检测设备是按照常规检测标准设计的，主要用于测试工作量很大的重复测试、高可靠性的测试、实验检测及常规检测，对永磁同步电机的出厂检测是按照常规标准对每台成品进行检测，能够比较直观的反映出永磁同步电机的某些性能。但是，不能检测确定新能源汽车在不同的运行条件下，包括在恶劣的应用环境、供电不稳或电磁干扰、过载、长时间运行等情况下，永磁同步电机所产生的输出间歇信号、瞬态信号等，尤其是对永磁同步电机使用过程中所出现的问题进行分析时，不能对永磁同步电机在不同条件下的运行状态进行频域、时域、频率等方面的分析，不能够全部重现在新能源汽车装车使用后的永磁同步电机出现问题的过程，从而无法中找到永磁同步电机发生问题的全部原因，因此不能针对性地解决所存在的各种问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种便携式新能源汽车永磁同步电机检测系统，其体积小、携带方便，能够对永磁同步电机在不同条件下的运行状态进行分析，找出永磁同步电机的故障原因。

本实用新型的技术方案是：一种便携式新能源汽车永磁同步电机检测系统，包括安装在同一箱体内的信号采集器、信号调节器、信号转换器、检测控制器，所述信号采集器的输入端通过导线与永磁同步电机连接，用于采集永磁同步电机的运行信号，信号采集器的输出端通过导线与信号调节器的输入端连接，该信号调节器用于调理接收到的运行信号，所述信号调节器的输出端通过导线与信号转换器的输入端连接，通过信号转换器将模拟信号转换为数字信号，所述信号转换器的输出端通过导线与检测控制器连接，该检测控制器用于分析接收到的数字信号，所述检测控制器通过导线与永磁同步电机的驱动器连接，检测控制器通过发出的激励指令使驱动器控制永磁同步电机运行。

进一步的，所述检测控制器包括激励装置、运算处理控制器、数据输入器、电源，所述数据输入器的输入端与信号转换器的输出端连接，数据输入器与运算处理控制器连接，用于接收并发送永磁同步电机的运行信号，所述激励装置与运算处理控制器连接，用于传送运算处理控制器发出的激励指令，所述电源分别与激励装置、运算处理控制器、数据输入器连接。

进一步的，所述激励装置包括第一输入输出隔离器、FPGA逻辑处理器、CAN信号收发器、数字模拟转换器、第二输入输出隔离器，所述第二输入输出隔离器与运算处理控制器连接，用于接收运算处理器控制器发出的激励指令，并反馈永磁同步电机的运行信号给运算处理控制器，所述第二输入输出隔离器通过FPGA逻辑处理器、CAN信号收发器、数字模拟转换器将激励指令处理后发送给第一输入输出隔离器，所述第一输入输出隔离器与永磁同步电机的驱动器连接，用于控制永磁同步电机运行，第一输入输出隔离器通过FPGA逻辑处理器、CAN信号收发器将永磁同步电机的运行信号发送给第二输入输出隔离器。

进一步的，所述信号采集器包括直流电流互感器、直流电压互感器、交流电流互感器、交流电压互感器、各互感器的一端分别与永磁同步电机连接，另一端分别与信号调节器的输入端连接，还包括振动传感器、温度传感器、无线转矩传感器，各传感器的一端分别与永磁同步电机连接，另一端分别与信号调节器的输入端连接。

进一步的，所述信号调节器包括信号输入接口、放大增益可编程器、信号输出接口、以及若干个信号放大器，若干个信号放大隔离器，若干个信号滤波器，所述信号输入接口的输入端通过导线与信号采集器的输出端连接，信号输入接口的输出端分别与各信号放大器的输入端连接，所述放大增益可编程器与各信号放大器连接，用于控制信号放大器的信号放大倍数，各信号放大器的输出端分别依次经各对应的信号放大隔离器、信号滤波器与信号输出接口连接，所述信号输出接口的输出端与信号转换器的输入端连接。

进一步的，所述信号转换器包括模数据输入接口、模拟数字触发器、数据缓存器、数据输出接口，以及若干个模拟差动放大器，若干个模拟数字转换器，所述数据输入接口的输入端与信号调节器的输出端连接，数据输入接口的输出端分别与各模拟差动放大器的输入端连接，所述各模拟差动放大器的输出端经模拟数字转换器与数据缓存器的输入端连接，所述模拟数字触发器分别与各模拟数字转换器连接，用于触发各模拟数字转换器，所述数据缓存器的输出端与数据输出接口连接，所述数据输出接口与检测控制器连接。

采用上述技术方案：本检测系统包括安装在同一箱体内的信号采集器、信号调节器、信号转换器、检测控制器，与目前制造企业所采用的新能源汽车电机检测仪相比，本检测系统体积小而轻便、携带方便，能够方便地在实验室、汽车上以及野外环境下对装车后的新能源汽车永磁同步电机进行检测，确定新能源汽车永磁同步电机是否正常。而且，本检测系统能通过检测控制器向永磁同步电机的驱动器发出不同的激励指令，使永磁同步电机在不同状态下运行，在永磁同步电机的运行过程中，通过信号采集器采集永磁同步电机在不同运行状态下的各种运行信号，并将采集到运行信号发送给信号调节器进行处理，通过信号调节器将处理后的运行信号发送给信号转换器，信号转换器将接收到的模拟信号转换为数字信号，并将数字信号发送给检测控制器，检测控制器将接收到的各数字信号分别与设定的正常范围内的信号进行时域、频域、时频的分析、对比、判断，以及计算处理，确定各信号是否在正常范围内，从而确定永磁同步电机的运行状态是否正常，准确找出永磁同步电机的故障原因，便于技术人员准确快速地解决故障。通过检测控制器还能统计存储各数字信号分析、对比、判断和计算处理的结果，形成测试报告，便于后续的查找分析。而且，检测控制器还能接收永磁同步电机反馈的运行信息，并将接收到的反馈信息与发出的激励指令进行比较，确定永磁同步电机是正确执行的激励指令后，检测控制器再向永磁同步电机的驱动器发送下一步的激励指令，从而控制永磁同步电机在另一状态下运行。

下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为信号采集器的结构示意图；

图3为信号调节器的结构示意图；

图4为信号转换器的结构示意图；

图5为检测控制器结构示意图；

图6为激励装置结构示意图。

具体实施方式

参见图1至图6，一种便携式新能源汽车永磁同步电机检测系统，包括安装在同一箱体内的信号采集器10、信号调节器20、信号转换器30、检测控制器40，与目前制造企业所采用的新能源汽车永磁同步电机检测设备相比，各部件的体积较小、重量较轻，因此本检测系统的体积小而轻便，携带方便，便于在条件有限的实验室及野外环境中使用，即使新能源汽车已经完成永磁同步电机的组装，仍能使用本检测系统对装车后的永磁同步电机进行检测。所述检测控制器40通过导线与永磁同步电机的驱动器连接，检测控制器40通过发出的激励指令使驱动器控制永磁同步电机运行，根据检测需要，可通过检测控制器40向驱动器发出相应的激励指令，使永磁同步电机根据激励指令执行不同状态的运行，且通过永磁同步电机可以将运行信息反馈给检测控制器40，由检测控制器40将永磁同步电机反馈的运行信号与其发出的激励指令进行比较，确定永磁同步电机的运行信号与激励指令相符合后，再发出下一步激励指令，使永磁同步电机进行下一状态的运行。所述信号采集器10的输入端通过导线与永磁同步电机连接，用于采集永磁同步电机的运行信号，根据检测需要可以在信号采集器10中设置不同的传感器，从而根据检测需要在永磁同步电机运行时采集电流、电压、转速、转矩、机械振动、谐波、转动角度、启动时间等信号。信号采集器10的输出端通过导线与信号调节器20的输入端连接，通过信号采集器10将采集的永磁同步电机的各运行信号发送给信号调节器20，该信号调节器20用于调理接收到的运行信号。所述信号调节器20的输出端通过导线与信号转换器30的输入端连接，信号调节器20将调理后的信号传送给信号转换器30，通过信号转换器30将模拟信号转换为数字信号，所述信号转换器30的输出端通过导线与检测控制器40连接，信号转换器30将A/D转换后的数字信号发送给检测控制器40，通过检测控制器40对接收到的数字信号进行分析，并将接收到的各数字信号与事先设定的正常范围内的信号在时域、频域、时频等方面进行分析、对比、判断，以及计算处理，从而根据分析的结果确定永磁同步电机的运行是否正常，准确找出故障原因，以便于技术人员解决电机故障，通过检测控制器40还能统计并存储分析、对比、判断，以及计算处理的结果，将结果形成测试报告，便于后期查找。

本实施例的检测控制器40包括激励装置、运算处理控制器42、数据输入器43、电源44，运算处理控制器42主要由控制器、运算器、存储器构成，所述数据输入器43的输入端与信号转换器30的输出端连接，数据输入器43与运算处理控制器42连接，用于接收并发送永磁同步电机的运行信号，通过数据输入器43接收信号转换器30发送的数字信号，并将接收的数字信号发送给运算处理控制器42进行分析。所述激励装置与运算处理控制器42连接，用于传送运算处理控制器42发出的激励指令，激励装置与永磁同步电机的驱动器连接，将运算处理控制器42发出的激励指令发送给驱动器，使永磁同步电机根据激励指令运行，从而控制永磁同步电机在不同状态下运行。所述电源44分别与激励装置、运算处理控制器42、数据输入器43连接，为检测控制器40提供稳定的运行电压。所述激励装置包括第一输入输出隔离器411、FPGA逻辑处理器412、CAN信号收发器413、数字模拟转换器414、第二输入输出隔离器415，所述第二输入输出隔离器415与运算处理控制器42连接，用于接收运算处理器控制器发出的激励指令，并反馈永磁同步电机的运行信号给运算处理控制器42。所述第二输入输出隔离器415通过FPGA逻辑处理器412、CAN信号收发器413、数字模拟转换器414将激励指令处理后发送给第一输入输出隔离器411，所述第一输入输出隔离器411与永磁同步电机的驱动器连接，通过第一输入输出隔离器411将处理好的激励指令发送给驱动器，从而控制永磁同步电机运行。第一输入输出隔离器411通过FPGA逻辑处理器412、CAN信号收发器413将永磁同步电机的运行信号发送给第二输入输出隔离器415，通过第二输入输出隔离器415将反馈的永磁同步电机的运行信号发送给运算处理控制器42，使运算处理器控制器将接收到的反馈信号与发出的激励指令进行比较，确定永磁同步电机是否按照激励指令运行。而且，通过CAN信号收发器413能与车身上的CAN总线进行通信，从而获取汽车的其它运行信息。激励装置中在输入输出时采用隔离器，提高本检测系统的抗干扰能力，保证系统的稳定性、可靠性。

本实施例的信号采集器10包括直流电流互感器11、直流电压互感器12、交流电流互感器13、交流电压互感器14、各互感器的一端分别与永磁同步电机连接，另一端分别与信号调节器20的输入端连接。本实施例采用直流电流互感器11采集永磁同步电机的高压电池的电流信号，并将高压电池的电流信号发送给信号调节器20，采用直流电压互感器12采集永磁同步电机的高压电池的电压信号，并将高压电池的电压信号发送给信号调节器20，采用交流电流互感器13采集永磁同步电机的电流信号，并将该电流信号发送给信号调节器20，采用交流电压互感器14采集永磁同步电机的电压信号，并将该电压信号发送给信号调节器20。还包括振动传感器15、温度传感器16、无线转矩传感器17，各传感器的一端分别与永磁同步电机连接，另一端分别与信号调节器20的输入端连接，本实施例采用振动传感器15采集永磁同步电机的振动信号，并将采集到的振动信号发送给信号调节器20，采用温度传感器16采集永磁同步电机的温度信号，并将采集到的温度信号发送给信号调节器20，采用无线转矩传感器17采集永磁同步电机的转矩信号，并将采集到的转矩信号发送给信号调节器20。此外，还可以根据检测需要，增加采集谐波、转动角度等信号的传感器采集相应的运行信号。本信号采集器10只需根据需要设置相应的传感器即可完成信号采集，结构简单、功能全面可靠，能满足本检测系统的信号采集需求。

本实施例的信号调节器20包括信号输入接口21、放大增益可编程器23、信号输出接口26、以及若干个信号放大器22，若干个信号放大隔离器24，若干个信号滤波器25。信号放大器22、信号放大隔离器24和信号滤波器25的数量均与信号采集器设置的传感器数量相等，即信号采集器10中的每一个传感器都分别对应一个信号放大器22、信号放大隔离器24、信号滤波器25。所述信号输入接口21的输入端通过导线与信号采集器10的输出端连接，信号输入接口21的输出端分别与各信号放大器22的输入端连接，通过信号采集器10的直流电流互感器11、直流电压互感器12、交流电流互感器13、交流电压互感器14、振动传感器15、温度传感器16和无线转矩传感器17分别将采集的信号传送给信号放大器22，所述放大增益可编程器23与各信号放大器22连接，用于控制信号放大器22的信号放大倍数，信号放大器22根据放大增益可编程器23对其设置的信号放大倍数，将接收到的各运行信号放大相应的倍数，通过放大增益可编程器23将微小的信号按较大倍数放大，较大的信号按较小倍数放大，以便于后端的器件能准确接收各运行信号，且便于分析处理。各信号放大器22的输出端分别依次经各对应的信号放大隔离器24、信号滤波器25与信号输出接口26连接，通过信号放大隔离器24对经信号放大器22放大后的信号进行隔离，并将隔离后的信号通过信号滤波器25进行高低通滤波，提高信号调节器20的抗干扰能力，以及保证信号传输的稳定性、可靠性。所述信号输出接口26的输出端与信号转换器30的输入端连接，经信号滤波器25滤波后的信号通过信号输出接口26发送给信号转换器30。本实施例的信号放大器22采用集成运算信号放大器，其中可采用通用集成运算信号放大器、高精度集成运算信号放大器、高速集成运算信号放大器、高输入阻抗集成运算信号放大器等，这些集成运算信号放大器均是由基本形式差动信号放大器、长尾式差动信号放大器或者恒流源式差动信号放大器等构成。本实施例的信号滤波器25采用常用的无源滤波电路或有源滤波电路，其中，无源滤波电路可以采用电容滤波电路、电感滤波电路，或者是倒L型、LC滤波电路等形式的复式滤波电路。有源滤波电路可以采用有源RC滤波电路中的高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器或带阻滤波器等。本实施例的信号放大隔离器24，可以采用变压器隔离电路、光电隔离电路或电容隔离电路等。本实施例的信号输出接口26，可以采用浮地负载电压-电流变换电路 、接地负载电压-电流变换电路、差动式电压-电流变换电路等电压电流转换电路，也可以采用电压/频率(U/F)转换电路、电流/电压转换电路，或者是交流/直流转换电路等。

本实施例的信号转换器30包括模数据输入接口31、模拟数字触发器33、数据缓存器35、数据输出接口36，以及若干个模拟差动放大器32，若干个模拟数字转换器34。模拟差动放大器32和模拟数字转换器34的数量均与信号采集器10中的传感器数量相等，即信号采集器10中的每一个传感器分别对应一个信号放大器22、信号放大隔离器24、信号滤波器25、一个模拟差动放大器32、一个模拟数字转换器34。所述数据输入接口31的输入端与信号调节器20的输出端连接，数据输入接口31的输出端分别与各模拟差动放大器32的输入端连接，所述各模拟差动放大器32的输出端经模拟数字转换器34与数据缓存器35的输入端连接，通过数据输入接口31接收信号调节器20的信号输出接口26发送的模拟信号，并将其传送给模拟差动放大器32，通过模拟差动放大器32调理接收到模拟信号，使微小信号放大较大倍数后传递给模拟数字转换器34。所述模拟数字触发器33分别与各模拟数字转换器34连接，用于触发各模拟数字转换器34，模拟数字转换器34在模拟数字触发器33的触发下，将模拟信号转换为数字信号，然后将数字信号存储在数据缓存器35中，通过数据缓存器35暂时保存模拟数字转换器34发送的数字信号。所述数据缓存器35的输出端与数据输出接口36连接，所述数据输出接口36与检测控制器40连接，通过数据输出接口36将数字信号传送给检测控制器40进行分析。

本检测系统在工作时，将信号采集器10串接在永磁同步电机的供电线路中，通过检测控制器40的运算处理控制器42发出激励永磁同步电机在不同条件下运行的激励指令，激励装置将激励指令进行处理后发送给永磁同步电机的驱动器，使永磁同步电机按激励指令运行，永磁同步电机与第一输入输出隔离器411进行通讯，通过FPGA逻辑处理器412、CAN信号收发器413将永磁同步电机的运行信息经第二输入输入输出隔离器反馈给运算处理控制器42，由运算处理控制器42将反馈的运行信息与发出的激励指令相比较，确认永磁同步电机的运行信息与激励指令相符合后，再向激励装置41发出下一步的激励指令。在永磁同步电机运行过程中，信号采集器10通过设置的各传感器采集永磁同步电机的运行信号，并将采集到的运行信号经信号调节器20的信号输入接口21发送给信号放大器22；信号放大器22根据放大增益可编程器23对其设置的信号放大倍数，将接收到的各运行信号放大相应的倍数，再通过信号放大隔离器24对信号放大器22放大后的信号进行隔离，并将隔离后的信号通过信号滤波器25进行高低通滤波，经信号滤波器25滤波后的信号通过信号输出接口26发送给信号转换器30的数据输入接口31；通过数据输入接口31接收信号调节器20的信号输出接口26发送的模拟信号，并将其传送给模拟差动放大器32，通过模拟差动放大器32调理接收到模拟信号，使微小信号放大较大倍数后传递给模拟数字转换器34，模拟数字转换器34在模拟数字触发器33的触发下，将模拟信号转换为数字信号，然后将数字信号存储在数据缓存器35中，通过数据输出接口36将数字信号传送给检测控制器40的运算处理控制器42进行分析，运算处理控制器42将接收到的各数字信号与事先设定的正常范围内的信号在时域、频域、时频等方面进行分析、对比、判断，以及计算处理。

与目前制造企业所采用的永磁同步电机检测仪相比，本检测系统各部件体积较小、重量较轻，且安装在同一箱体内，体积小而轻便，携带方便、能够方便地在实验室、汽车上，以及野外环境中对装车后的新能源汽车永磁同步电机进行检测，确定新能源汽车永磁同步电机是否正常。且本检测系统能将永磁同步电机的各运行信号与设定正常范围内的信号进行时域、频域、时频的分析、对比、判断与计算处理，确定各运行信号是否在正常的范围内，从而准确找到故障原因，以便于技术人员能及时解决故障。本检测系统还能统计存储上述分析、对比、判断与计算处理的结果，并将结果形成检测报告。

Claims (6)

1.一种便携式新能源汽车永磁同步电机检测系统，其特征在于：包括安装在同一箱体内的信号采集器、信号调节器、信号转换器、检测控制器，所述信号采集器的输入端通过导线与永磁同步电机连接，用于采集永磁同步电机的运行信号，信号采集器的输出端通过导线与信号调节器的输入端连接，该信号调节器用于调理接收到的运行信号，所述信号调节器的输出端通过导线与信号转换器的输入端连接，通过信号转换器将模拟信号转换为数字信号，所述信号转换器的输出端通过导线与检测控制器连接，该检测控制器用于分析接收到的数字信号，所述检测控制器通过导线与永磁同步电机的驱动器连接，检测控制器通过发出的激励指令使驱动器控制永磁同步电机运行。

2.根据权利要求1所述的便携式新能源汽车永磁同步电机检测系统，其特征在于：所述检测控制器包括激励装置、运算处理控制器、数据输入器、电源，所述数据输入器的输入端与信号转换器的输出端连接，数据输入器与运算处理控制器连接，用于接收并发送永磁同步电机的运行信号，所述激励装置与运算处理控制器连接，用于传送运算处理控制器发出的激励指令，所述电源分别与激励装置、运算处理控制器、数据输入器连接。

3.根据权利要求2所述的便携式新能源汽车永磁同步电机检测系统，其特征在于：所述激励装置包括第一输入输出隔离器、FPGA逻辑处理器、CAN信号收发器、数字模拟转换器、第二输入输出隔离器，所述第二输入输出隔离器与运算处理控制器连接，用于接收运算处理器控制器发出的激励指令，并反馈永磁同步电机的运行信号给运算处理控制器，所述第二输入输出隔离器通过FPGA逻辑处理器、CAN信号收发器、数字模拟转换器将激励指令处理后发送给第一输入输出隔离器，所述第一输入输出隔离器与永磁同步电机的驱动器连接，用于控制永磁同步电机运行，第一输入输出隔离器通过FPGA逻辑处理器、CAN信号收发器将永磁同步电机的运行信号发送给第二输入输出隔离器。

4.根据权利要求1所述的便携式新能源汽车永磁同步电机检测系统，其特征在于：所述信号采集器包括直流电流互感器、直流电压互感器、交流电流互感器、交流电压互感器、各互感器的一端分别与永磁同步电机连接，另一端分别与信号调节器的输入端连接，还包括振动传感器、温度传感器、无线转矩传感器，各传感器的一端分别与永磁同步电机连接，另一端分别与信号调节器的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的便携式新能源汽车永磁同步电机检测系统，其特征在于：所述信号调节器包括信号输入接口、放大增益可编程器、信号输出接口、以及若干个信号放大器，若干个信号放大隔离器，若干个信号滤波器，所述信号输入接口的输入端通过导线与信号采集器的输出端连接，信号输入接口的输出端分别与各信号放大器的输入端连接，所述放大增益可编程器与各信号放大器连接，用于控制信号放大器的信号放大倍数，各信号放大器的输出端分别依次经各对应的信号放大隔离器、信号滤波器与信号输出接口连接，所述信号输出接口的输出端与信号转换器的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的便携式新能源汽车永磁同步电机检测系统，其特征在于：所述信号转换器包括模数据输入接口、模拟数字触发器、数据缓存器、数据输出接口，以及若干个模拟差动放大器，若干个模拟数字转换器，所述数据输入接口的输入端与信号调节器的输出端连接，数据输入接口的输出端分别与各模拟差动放大器的输入端连接，所述各模拟差动放大器的输出端经模拟数字转换器与数据缓存器的输入端连接，所述模拟数字触发器分别与各模拟数字转换器连接，用于触发各模拟数字转换器，所述数据缓存器的输出端与数据输出接口连接，所述数据输出接口与检测控制器连接。

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