[發(fā)明專利]電動汽車用永磁同步電機(jī)退磁在線檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710620376.6
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107294450A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 文彥東;劉志強(qiáng);郭璐璐;張穎;暴杰;胡晶;趙慧超;王飛;李帥;胡波;黃智昊;劉曉錄;劉金峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/06
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司22100
• 代理人: 王薇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電動汽車用永磁同步電機(jī)退磁在線檢測方法，屬于電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

新能源汽車一般情況下是由多個動力源驅(qū)動整車，動力源包括電機(jī)和發(fā)動機(jī)等，電機(jī)既可和發(fā)動機(jī)同時驅(qū)動也可單獨驅(qū)動完成各種整車工作模式。電動汽車用永磁同步電機(jī)的工作環(huán)境溫度范圍都在-40℃到150℃之間，由于長時間工作將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子溫升超過允許的閾值，導(dǎo)致永久性退磁。另外，高速運(yùn)轉(zhuǎn)需要弱磁控制，弱磁電流產(chǎn)生的磁場抵消部分永磁體本身的磁場，使合成的永磁體磁鏈減小，達(dá)到弱磁擴(kuò)速的目的，但是，弱磁電流過大或者失控情況下，也可能導(dǎo)致永磁體部分退磁或者永久退磁。為避免車用永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體退磁，如下專利提出了退磁檢測方法：

申請?zhí)?201210482964.5公開了一種《永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子失磁檢測方法》，該方法利用上位機(jī)給定轉(zhuǎn)速，控制電機(jī)運(yùn)行至穩(wěn)定狀態(tài)后，不斷增加電流值，觀察測功機(jī)測得的轉(zhuǎn)矩是否相應(yīng)增加，初步判斷永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子是否失磁，在可能失磁的情況下，控制電機(jī)空載運(yùn)行至穩(wěn)定狀態(tài)后，不斷減小電流值，觀察測功機(jī)測得的電機(jī)各相電壓與電機(jī)空載反電動勢標(biāo)定數(shù)據(jù)之間的差是否過大，確定永磁同步電機(jī)是否轉(zhuǎn)子失磁。該方法未考慮永磁體溫度的對轉(zhuǎn)矩輸出影響，且依賴大量實驗數(shù)據(jù)，實際應(yīng)用中的精度不高。

申請?zhí)?01310378729.8公開了《一種基于失電殘壓的永磁同步電機(jī)失磁故障診斷方法》，首先采集電機(jī)失電瞬間定子端任一相的電壓瞬時信號；從電壓瞬時信號中截取自失電時刻起的失電殘壓波形，初步判斷發(fā)生退磁故障的可能性；對截取的失電殘壓進(jìn)行頻譜變換，確定基波分量幅值；確定基波分量幅值與電機(jī)轉(zhuǎn)速的比值即為故障特征；設(shè)置故障預(yù)警閥值，所述故障特征與故障預(yù)警閥值的比值即為故障因子；依據(jù)故障因子判斷是否存在退磁故障。該方法需要增加額外的霍爾型電壓傳感器增加了成本，同時對需對失電殘壓進(jìn)行頻譜分析，需要大量運(yùn)算，不適于在線檢測退磁。

綜上所述，以上退磁檢測方法未考慮永磁體溫度的影響或計算量大而不適于在線檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電動汽車用永磁同步電機(jī)退磁在線檢測方法，該方法考慮了溫度（尤其是高溫下）對永磁同步電機(jī)退磁的影響，同時通過主動短路電流測量可以在線監(jiān)測永磁體健康狀態(tài),提高檢測精度。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種電動汽車用永磁同步電機(jī)退磁在線檢測方法，由整車控制單元、主動短路控制單元、逆變開關(guān)電路、永磁同步電機(jī)、位置傳感器、三相電流傳感器、位置及轉(zhuǎn)速處理單元、CLARK和PARK變換單元、永磁體磁鏈在線計算模塊、設(shè)定值和比較單元組成；其特征在于：

所述的整車控制單元用于根據(jù)整車工作模式向主動短路控制單元發(fā)出主動短路控制指令；

所述的主動短路控制單元根據(jù)整車控制單元發(fā)出的主動短路控制指令和位置及轉(zhuǎn)速處理單元輸出的轉(zhuǎn)速信號判斷是否實施主動短路控制，當(dāng)整車控制單元輸出的主動短路控制指令為且電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)速超過拐點轉(zhuǎn)速_g，在兩個條件均成立的情況下，輸出主動短路PWM信號到逆變開關(guān)電路，如不滿足條件則不輸出主動短路PWM信號；

所述逆變開關(guān)電路包括六個開關(guān)元件，開關(guān)元件為絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，用于執(zhí)行主動短路控制單元發(fā)出的主動短路PWM信號，控制相應(yīng)的三個上橋臂或下橋臂開關(guān)元件執(zhí)行閉合動作；

所述永磁同步電機(jī)為三相永磁同步電機(jī)，是被控對象，接受逆變開關(guān)電路的控制；

所述位置傳感器為旋轉(zhuǎn)變壓器或者絕對位置光電編碼器，其用于檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子絕對位置；

所述三相電流傳感器為基于霍爾效應(yīng)的非接觸式電流傳感器或基于利用串入相線中電阻產(chǎn)生電壓原理的接觸式電流傳感器，其用于檢測永磁同步電機(jī)的三相電流，并將采集的電流信號輸出到CLARK和PARK變換單元；

所述位置及轉(zhuǎn)速處理單元根據(jù)位置傳感器輸出信號計算轉(zhuǎn)子位置θ和電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)速ω；

所述CLARK和PARK變換單元接收電流傳感器檢測到的三相電流、 、和位置及轉(zhuǎn)速處理單元輸出的位置信號θ，根據(jù)公式（1）、公式（2）和公式（3）換算為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下直軸電流和交軸電流；

CLARK變換公式如下：

（1）

（2）

PARK變換公式如下：

（3）

其中，、 為靜止坐標(biāo)系下的直、交軸電流；、 、為靜止坐標(biāo)系下的三相交流電流；θ轉(zhuǎn)子位置電角度；、為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直、交軸電流。