專利名稱：電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量裝置和測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種電動汽車電 機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量的測量裝置及測量方法。
背景技術(shù)：
電動汽車電機(jī)驅(qū)動技術(shù)工作狀態(tài)非常復(fù)'雜，由于諧波、銅耗和鐵耗 等原因會導(dǎo)致電機(jī)溫度升高，影響系統(tǒng)工作性能，嚴(yán)重時(shí)會損壞系統(tǒng)。 為了能夠得到理想的電機(jī)溫升，目前多采用電阻法(伏安法)測試。
基于電阻法的繞組溫升計(jì)算必須在溫升試^r達(dá)到熱穩(wěn)定的時(shí)間后， 盡快使被測電機(jī)斷能停轉(zhuǎn)，測其斷能瞬間電阻值，直接計(jì)算繞組溫升。 由于電機(jī)回路主要是由電感性線路構(gòu)成，同時(shí)存在電容，在測量時(shí)，這 些器件的特性會引起信號振蕩，造成測試偏差。因此，測量工作應(yīng)該在 回路停機(jī)穩(wěn)定之后進(jìn)行，不可能在電機(jī)斷能瞬間即"0"時(shí)刻獲得電機(jī) 繞組的電阻值，只能依靠"0"時(shí)刻以后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合或者插值 從而得到零時(shí)刻的電機(jī)繞組阻值。同時(shí)，電機(jī)繞組一般為亳歐級，其阻 值僅為幾十或百亳歐，利用一般檢測儀表測量其阻值大小十分困難?，F(xiàn) 有高精度電阻儀可實(shí)現(xiàn)亳歐級電阻的精確測量，但只能是人工測量，測 試強(qiáng)度大，安全性低，測試效率低，測量過程中存在一定的延時(shí)，測得 第一點(diǎn)的電阻值耗時(shí)較長，容易影響測量精度導(dǎo)致測試失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于直流恒流源法，能夠更 快捷、有效地完成繞組測試，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)繞組溫升的全自動快速準(zhǔn)確測 量的電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量裝置。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速 溫升測量方法。本發(fā)明的電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量裝置，包括高壓斷路
器，用于斷開電機(jī)和電機(jī)控制器的之間的任意兩相電路的連接；放電電 阻，連接在電機(jī)的設(shè)有高壓斷路器的任意兩相電路之間，用于消除電機(jī)
的繞組殘壓；恒流直流源，^沒置在電^L的^:有高電壓斷^各器的任意兩相 電路之間，以向電機(jī)繞組提供恒流電流；放電開關(guān)，用于接通放電電路； 測量開關(guān)，設(shè)置在恒流直流源的電路中，用于接通恒流直流源與電機(jī)的 任兩相電路的回^各。
本發(fā)明的電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量裝置，還包括DSP 模塊，根據(jù)外部監(jiān)控對象的信號或者接收到的總線信息協(xié)調(diào)裝置的動 作，實(shí)時(shí)地檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)速、繞組殘壓、反映電機(jī)繞組熱態(tài)電阻值的電 壓值，以及控制高壓斷路器、放電開關(guān)、測量開關(guān)的開合。
本發(fā)明的電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量裝置，所述DSP模 塊連續(xù)對電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行測量，并對測量數(shù)據(jù)存儲和計(jì)算，得到電機(jī) 驅(qū)動系統(tǒng)的溫升。
本發(fā)明的電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量方法，采用上述電動 汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量裝置。
本發(fā)明的電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量方法，包括以下步
驟，
(1 )檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)速是否為零，轉(zhuǎn)速為零時(shí)的時(shí)刻作為電機(jī)的"近 似0時(shí)刻"；
(2) 控制電機(jī)控制器和電機(jī)的任兩相電路的高電壓斷電器斷開， 切斷電機(jī)控制器與電機(jī)連接電路；
(3) ;故電開關(guān)閉合，；故電電阻與電沖幾的上述斷開的兩相電3各連通 構(gòu)成回路，進(jìn)行放電，消除電機(jī)的殘壓，檢測放電過程中的殘壓值，直 至殘壓值為零；
(4) 殘壓值為零時(shí)，放電開關(guān)斷開，測量開關(guān)閉合，恒流直流源 與電機(jī)的上述兩相電路連通構(gòu)成回路，檢測反映電機(jī)繞組熱態(tài)電阻值的電壓值；
(5)根據(jù)測得的反映電機(jī)繞組熱態(tài)電阻值的電壓值，計(jì)算電機(jī)繞
組熱態(tài)電阻值，根據(jù)一系列測量得到的電阻值，推算"o時(shí)刻，，的電機(jī)
繞組熱態(tài)電阻，再根據(jù)溫升計(jì)算公式，計(jì)算出電機(jī)的溫升特性。
本發(fā)明的電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量裝置及測量方法，基 于直流恒流源法，實(shí)現(xiàn)毫歐級電機(jī)繞組內(nèi)阻的自動化測量，分辨率能夠
達(dá)到0.01毫歐姆。
DSP控制的自動測試和自動計(jì)算，測試速度快，精度高測試數(shù)據(jù)能夠通過DSP對外通訊接口， 方便地對外通訊和數(shù)據(jù)傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程測試，操作安全、方便。


圖1是本發(fā)明的電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量裝置示意圖。
圖2是本發(fā)明的電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下將根據(jù)附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)的說明。 圖1顯示的是本發(fā)明的電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量裝置， 包括高壓斷路器1,設(shè)置在電機(jī)6與電機(jī)控制器5之間的三相電路中， 用于斷開電機(jī)6和電機(jī)控制器5的之間的任意兩相電路的連接。放電電 阻8,連接在電機(jī)6的設(shè)有高壓斷路器1的任意兩相電路之間，當(dāng)所述 高壓斷路器1斷開該兩相電路后，所述放電電阻8與電機(jī)6的該兩相電 路構(gòu)成回路，用于消除電機(jī)6的繞組殘壓。恒流直流源4為5A恒流源， 設(shè)置在電機(jī)6的設(shè)有高電壓斷路器1的任兩相電路之間，當(dāng)所述高壓斷 路器1斷開該兩相電路并消除殘壓后，所述恒流直流源4與電機(jī)6的該 兩相電路構(gòu)成回路，向電機(jī)繞組:提供5A恒流電流，以測量反映電機(jī)繞 組熱態(tài)電阻值的電壓值。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為零后，放電開關(guān)2閉合，接通放 電電路，以消除電機(jī)6的繞組殘壓，直至殘壓值為零，放電開關(guān)2斷開。測量開關(guān)3,設(shè)置在恒流直流源4的電路中，用于接通恒流直流源4與 電機(jī)6的任兩相電^各，測量反映電機(jī)繞組熱態(tài)電阻值的電壓值。DSP 模塊7,根據(jù)外部監(jiān)控對象的信號或者接收到的總線信息協(xié)調(diào)裝置的動 作，其檢測電機(jī)6的轉(zhuǎn)速是否為零，檢測繞組殘壓是否為零，檢測反映 電機(jī)繞組熱態(tài)電阻值的電壓值，以及控制高壓斷路器l、放電開關(guān)2、 測量開關(guān)3的開合。
圖2是本發(fā)明的電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量方法流程圖。 電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量方法包括以下步驟，
(1 )檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)速是否為零，當(dāng)DSP模塊7數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)檢測 到電機(jī)轉(zhuǎn)速為0時(shí)，以此時(shí)刻作為電機(jī)的"近似0時(shí)刻"；
(2 )接著DSP模塊7控制電機(jī)控制器5與電機(jī)6的其中兩相電路 的高電壓斷電器l斷開，切斷電機(jī)控制器5與電機(jī)6連接電路；
(3) 放電開關(guān)2閉合，放電電阻8與電機(jī)6的上述斷開的兩相電 路連通構(gòu)成回路，進(jìn)行放電，消除電機(jī)6的殘壓，DSP模塊7檢測放電 過程中的殘壓值，直至殘壓值為零；
(4) 當(dāng)DSP模塊檢測到殘壓值為0的信號時(shí)，放電開關(guān)2斷開， 測量開關(guān)3閉合，恒流直流源4與電機(jī)6的上述兩相電路連通構(gòu)成回路， DSP模塊7檢測反映電機(jī)繞組熱態(tài)電阻值的電壓值。
(5) 根據(jù)測得的反映電機(jī)繞組熱態(tài)電阻值的電壓值，計(jì)算電機(jī)繞 組熱態(tài)電阻值，根據(jù)一系列測量得到的電阻值，推算"0時(shí)刻"的電機(jī) 繞組熱態(tài)電阻，再根據(jù)溫升計(jì)算公式，計(jì)算出電機(jī)6的溫升特性。
根據(jù)單機(jī)發(fā)熱理i侖，可以認(rèn)為牽引電機(jī)內(nèi)部各點(diǎn)溫度瞬時(shí)值保持相 同，同時(shí)其外表面散熱速度也相同。當(dāng)電機(jī)繞組在不同的溫升AT條件 下，其溫度變化規(guī)律也隨之不同當(dāng)溫升AT。0K時(shí)，溫升變化遵循牛 頓定律，即熱量增長率或損失速率與溫升的一次方成正比；當(dāng)溫升AT〉 50K時(shí)，溫升變化遵從杜龍-佩蒂特定律，即熱量增長率或者損失速率 與溫升的5/4次方成正比。即，電機(jī)溫度變換規(guī)律如下式(1 )、 (2)所<formula>formula see original document page 8</formula> (2)
電機(jī)冷卻所遵循的熱平纟軒式，如下式(3)、 (4)所示
<formula>formula see original document page 8</formula> (3)
<formula>formula see original document page 8</formula> (4)
其中r頭電^u時(shí)刻的溫度i且，"疋K，r吊雙，z;是初始時(shí)刻的電機(jī)繞
組冷卻介質(zhì)溫度。對于不同的過程，初始時(shí)刻意義并不相同對于溫升 過程，初始時(shí)刻是指電才幾開始運(yùn)行時(shí)的時(shí)刻；對于冷卻過程，初始時(shí)刻
是指電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)刻。
為了能夠?qū)崿F(xiàn)通過測量電機(jī)繞組的電阻變化來計(jì)算電機(jī)溫升，對于 電動車輛牽引電機(jī)的繞組電阻值的測試都是在對牽引電機(jī)進(jìn)行了相應(yīng) 的工況工作之后，使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而對電阻進(jìn)行測試的方式，即對
于電機(jī)電阻的測試過程是電機(jī)冷卻的過程。所以，采取式(3)和式(4) 進(jìn)行牽引電機(jī)溫升的計(jì)算。
金屬導(dǎo)體的電阻與其本身的溫度基本保持線性比例關(guān)系
及"。[i+々。n)] (5) 其中i 為金屬導(dǎo)體在溫度為m的電阻值，r。為開始時(shí)刻的導(dǎo)體冷 卻介質(zhì)或者環(huán)境的溫度，i a為溫度r。是的導(dǎo)體電阻值，i為溫度T是的
金屬電阻溫度系數(shù)，與溫度的關(guān)系為
A = (6)
其中"是。C是金屬導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)，電機(jī)繞組大部分為銅繞組和 鋁繞組，對于銅繞/ = 0.00425人組，對于鋁繞/ = 0.00439人組由式(3)和式(4)可以得到電機(jī)冷卻過程溫度變化關(guān)系式
r = eln(r")-AT<30K (7) 《+ (")4]-鵬。K (8)
在電機(jī)冷卻初時(shí)刻 。=0時(shí)，設(shè)定牽引電機(jī)繞組溫度為T^，對于的導(dǎo)體 電阻值為i 。，則由式(7)、 (8)以及式(5)和式(6)可以得到電機(jī)溫 升計(jì)算公式
Ar = j; 一t; = d， +風(fēng))+ (7; -r、) ( 9 )
即不論AT〈30K或者AT>50K，電機(jī)溫升計(jì)算公式都是一致的。 對于不同材質(zhì)的電機(jī)繞組則有不同的具體計(jì)算公式 銅導(dǎo)線繞組電機(jī)Ar = r。 — r、. = ^ —凡(235 + ra) + (r。_7;) (10) 鋁導(dǎo)線繞組電機(jī)厶r二7;-7>^=^(228 + 7;) + (r。-r,) (11)i 。
從以上公式可以知道，參數(shù)/ 。、 j;以及n都是可以直接測的數(shù)據(jù)，而 &則無法得到，由此測試工作的主要工作是能夠得到精確的電機(jī)停機(jī)時(shí) 刻的電機(jī)繞組電阻值。
直接測試零秒電阻i 。存在困難，由于電機(jī)回路主要是由電感性線路 構(gòu)成，同時(shí)存在電容，這些器件特性會在測量時(shí)引起信號振蕩，造成測 試偏差。因此，測量工作應(yīng)該在回路停機(jī)穩(wěn)定之后進(jìn)行，所以，就不可 能在"o"時(shí)刻獲得電機(jī)繞組的電阻值，只能依靠"o"時(shí)刻以后的數(shù)據(jù) 進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合或者插值從而得到t = o時(shí)的電機(jī)繞組電阻值&。為了推導(dǎo) R盡可能準(zhǔn)確，要求對于電機(jī)繞組電阻值的測試應(yīng)該盡可能迅速。
由式(7)和式(8)以及式(5)、式(6)可以得到關(guān)于電機(jī)繞組電 阻的式
"l +《r/ 、 '、, "" AT〈30K (12)
(1 + {[一+(r0 — rt)—; ]一4 + (r'. — r")}}
△T>50K (13)
在測試過程中，可以得到對于不同時(shí)刻t的電機(jī)繞組電阻值R,為了進(jìn)行擬合計(jì)算，將式(12)和(13)可以整理如下(i +氛) ,
叫風(fēng)Hn"o-7、)-孓 at〈皿 (14)
(j -^)(i+yg7;)-ygj (r、，r。) -! T、_i J
L ^ 」"AT>50K (15)
令上兩個式表示為一次線性方式
j D, at〈30K (16) 少=^ + 5/
y at>50K (17)
其中^ln{K-Ad)](l + ^。)}; j = ln(7;_。；萬=丄 盧+風(fēng)) - 風(fēng)-rj—; a & — 。4; ^丄
風(fēng) 4"
從而由式(16)和式(17),根據(jù)測試得到的數(shù)據(jù)》) 可以進(jìn)4于初時(shí)f = O時(shí)刻時(shí)的初始電阻A。， /人而纟尋到電才幾的溫升。
權(quán)利要求
1. 電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量裝置，其特征在于，包括高壓斷路器，用于斷開電機(jī)和電機(jī)控制器的之間的任意兩相電路的連接；放電電阻，連接在電機(jī)的設(shè)有高壓斷路器的任意兩相電路之間，用于消除電機(jī)的繞組殘壓；恒流直流源，設(shè)置在電機(jī)的設(shè)有高電壓斷路器的任意兩相電路之間，以向電機(jī)繞組提供恒流電流；放電開關(guān)，用于接通放電電路；測量開關(guān)，設(shè)置在恒流直流源的電路中，用于接通恒流直流源與電機(jī)的任兩相電路的回路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量裝置，其特征在于，還包括DSP模塊，根據(jù)外部監(jiān)控對象的信號或者接收到的總線信息協(xié)調(diào)裝置的動作，實(shí)時(shí)地檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)速、繞組殘壓、反映電機(jī)繞組熱態(tài)電阻值的電壓值，以及控制高壓斷路器、放電開關(guān)、測量開關(guān)的開合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量裝置，其特征在于，所述DSP模塊連續(xù)對電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行測量，并對測量數(shù)據(jù)存儲和計(jì)算，得到電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的溫升。
4. 一種電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量方法，其特征在于，包括以下步驟，(1 )檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)速是否為零，轉(zhuǎn)速為零時(shí)的時(shí)刻作為電機(jī)的"近似0時(shí)刻"；(2)控制電機(jī)控制器和電機(jī)的任兩相電路的高電壓斷電器斷開，切斷電機(jī)控制器與電機(jī)連接電路；(3) 放電開關(guān)閉合，；改電電阻與電才幾的上述斷開的兩相電3各連通構(gòu)成回路，進(jìn)行放電，消除電機(jī)的殘壓，檢測放電過程中的殘壓值，直至殘壓值為零；(4) 殘壓值為零時(shí)，放電開關(guān)斷開，測量開關(guān)閉合，恒流直流源與電機(jī)的上述兩相電路連通構(gòu)成回路，檢測反映電機(jī)繞組熱態(tài)電阻值的電壓值；(5) 根據(jù)測得的反映電機(jī)繞組熱態(tài)電阻值的電壓值，計(jì)算電機(jī)繞組熱態(tài)電阻值，根據(jù)一系列測量得到的電阻值，推算"0時(shí)刻，，的電機(jī)繞組熱態(tài)電阻，再根據(jù)溫升計(jì)算公式，計(jì)算出電機(jī)的溫升特性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)快速溫升測量裝置和測量方法，包括高壓斷路器，用于斷開電機(jī)和電機(jī)控制器的之間的任意兩相電路的連接；放電電阻，連接在電機(jī)的設(shè)有高壓斷路器的任意兩相電路之間，用于消除電機(jī)的繞組殘壓；恒流直流源，設(shè)置在電機(jī)的設(shè)有高電壓斷路器的任意兩相電路之間，以向電機(jī)繞組提供恒流電流；放電開關(guān)，用于接通放電電路；測量開關(guān)，設(shè)置在恒流直流源的電路中，用于接通恒流直流源與電機(jī)的任兩相電路的回路。本發(fā)明基于直流恒流源法，實(shí)現(xiàn)毫歐級電機(jī)繞組內(nèi)阻的自動化測量，分辨率能夠達(dá)到0.1毫歐姆。操作安全、方便。
文檔編號G01R31/34GK101458309SQ20081022740
公開日2009年6月17日 申請日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者張承寧, 王志福 申請人:北京理工大學(xué)