一种ISG电机的温度场实验方法和系统与流程

本申请涉及电机技术领域，更具体地说，涉及一种ISG电机的温度场实验方法和系统。

背景技术：

随着气候环境问题及能源问题的日益严峻，政府出台了严格的汽车排放标准，但是汽车排放的尾气再达标也无法达到零排放，因此在国家政策的鼓励下，不产生任何尾气排放的电动汽车在市场的保有量不断上升。其中，ISG电机是电动汽车的心脏，用于为电动汽车提供动力，其性能的好坏直接决定了电动汽车性能的优劣。在影响ISG电机的性能的诸多因素中，发热和温升是其中对ISG电机性能发挥产生较大影响的重要因素。

当前在电动汽车进行开发的过程中，一般是通过估算或电脑仿真来确定电机温度保护策略，这就造成实际工作情况有较大差别，导致电机温度保护策略存在风险，有可能会使ISG电机出现过温烧毁或退磁情况，甚至会使电动汽车在行驶过程中发生安全事故。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种ISG电机的温度场实验方法和系统，用于对ISG电机在实际运行时的温度场参数进行检测，以使工程技术人员能够根据实际温度场参数确定温度保护策略，以解决现有的根据估算或电脑仿真确定的保护策略因与真实情况存在差异，从而可能会使ISG电机出现过温烧毁或退磁情况的问题。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种ISG电机的温度场实验方法，包括步骤：

用于根据输入的设置命令设置预设的驱动电压；

以所述驱动电压驱动待测ISG电机以预设初始转速开始运转；

控制所述待测ISG电机从所述起始转速开始，按预设的多个转速梯度依次提高转速至最高工作转速；

记录所述待测ISG电机在每个所述转速梯度上的多个电气参数。

可选的，所述驱动电压为最低工作电压、额定工作电压或最高工作电压。

可选的，所述多个电气参数包括输出转矩值、定子绕组温度值、转子温度值和与所述待测ISG电机相连接的测功机的转速值中的多种或全部参数。

可选的，还包括步骤：

待所述ISG电机的定子绕组的温度达到预设稳态后，停止所述待测ISG电机的转速输出和转矩输出。

可选的，所述记录所述待测ISG电机在每个所述转速梯度上的多个电气参数，包括：

在每个所述转速梯度上，控制所述待测ISG电机的转矩从0上升至峰值转矩；

在控制所述待测ISG电机的输出转矩上升的同时，按预设的第一频率记录所述待测ISG电机的电气参数。

可选的，还包括步骤：

待所述待测ISG电机停止输出转速和转矩后，按预设的第二频率记录所述待测ISG电机的电气参数。

可选的，所述预设稳态包括预设目标温度。

一种ISG电机的温度场实验系统，包括：

驱动电压设置模块，用于根据输入的设置命令设置预设的驱动电压；

驱动控制模块，用于以所述驱动电压驱动待测ISG电机以预设初始转速开始运转；

升速控制模块，用于控制所述待测ISG电机从所述起始转速开始，按预设的多个转速梯度依次提高转速至最高工作转速；

参数记录模块，用于记录所述待测ISG电机在每个所述转速梯度上的多个电气参数。

可选的，所述驱动电压为最低工作电压、额定工作电压或最高工作电压。

可选的，所述多个电气参数包括输出转矩值、定子绕组温度值、转子温度值和与所述待测ISG电机相连接的测功机的转速值中的多种或全部参数。

可选的，还包括：

停机控制模块，用于待所述ISG电机的定子绕组的温度达到预设稳态后，停止所述待测ISG电机的转速输出和转矩输出。

可选的，所述参数记录模块包括：

转矩输出控制单元，用于在每个所述转速梯度上，控制所述待测ISG电机的转矩从0上升至峰值转矩；

第一参数记录单元，用于在控制所述待测ISG电机的输出转矩上升的同时，按预设的第一频率记录所述待测ISG电机的电气参数。

可选的，所述参数记录模块还包括：

第二参数记录单元，用于待所述待测ISG电机停止输出转速和转矩后，按预设的第二频率记录所述待测ISG电机的电气参数。

可选的，所述预设稳态包括预设目标温度。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种ISG电机的温度场实验方法和系统，该方法和系统具体为首先设置预设的驱动电压，再以该驱动电压驱动待测ISG电机以预设初始转速开始运转，并从该起始转速开始，按预设的多个转速梯度依次提高转速至最高工作转速，在控制待测ISG电机升速的同时，在每个转速梯度上分别记录包括输出转矩值、定子绕组温度值、转子温度值和与该待测ISG电机相连接的测功机的转速值在内的多个电气参数，工程技术人员可以根据以上原始数据方便地得到待测ISG电机在实际运行时的温度场参数，并能够进一步根据该温度场参数确定温度保护策略，从而能够解决现有的根据估算或电脑仿真确定的保护策略因与真实情况存在差异，而可能会使ISG电机出现过温烧毁或退磁情况的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种ISG电机的温度场实验方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的另一种ISG电机的温度场实验方法的流程图；

图3为本申请提供的定子/转子的温度—时间过程曲线图；

图4为本申请提供的温度场MAP图；

图5为本申请提供的最大持续工作转矩曲线图；

图6为本申请实施例提供的一种ISG电机的温度场实验系统的结构框图；

图7为本申请实施例提供的另一种ISG电机的温度场实验系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种ISG电机的温度场实验方法的流程图。

如图1所示，本实施例提供的温度场实验方法用于对待测ISG电机的温升进行测试，具体包括如下步骤：

S101：设置待测ISG的驱动电压。

如果需要测试该电机的温度过冲情况或温度场分布情况，则分别以最低工作电压、额定工作电压和最高工作电压三种驱动电压对该电机进行测试；如果需要对测试该电机的最大持续工作转矩，则只需以其额定工作电压为驱动电压进行驱动。

S102：驱动待测ISG电机以预设初始转速开始运转。

即以上述设定好的驱动电压驱动该待测ISG电机以预设的初始转速开始运转，初始转速优选1000r/min。

S103：控制待测ISG电机的转速提高最高工作转速。

控制该待测ISG电机的转速从上述初始转速开始升速，具体为按预设的多个转速梯度进依次升高到最高工作转速。其中，在升速过程中的每个转速梯度上需要保持合理的时间，以便于在该合理的时间执行测量工作。

S104：记录待测ISG电机在每个转速梯度上的多个电气参数。

多个电气参数分别为该待测ISG电机在不同驱动电压下的输出转矩值、定子绕组温度值和转子温度值，还包括用于测试该待测ISG电机的输出转矩的测功机的转速值，在实验时可以根据实际需要检测以上部分或全部的数值。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种ISG电机的温度场实验方法，该方法具体为首先设置预设的驱动电压，再以该驱动电压驱动待测ISG电机以预设初始转速开始运转，并从该起始转速开始，按预设的多个转速梯度依次提高转速至最高工作转速，在控制待测ISG电机升速的同时，在每个转速梯度上分别记录包括输出转矩值、定子绕组温度值、转子温度值和与该待测ISG电机相连接的测功机的转速值在内的多个电气参数，工程技术人员可以根据以上原始数据方便地得到待测ISG电机在实际运行时的温度场参数，并能够进一步根据该温度场参数确定温度保护策略，从而能够解决现有的根据估算或电脑仿真确定的保护策略因与真实情况存在差异，而可能会使ISG电机出现过温烧毁或退磁情况的问题。

另外，本实施例还可以增加以下步骤，如图2所示：

S105：待温度达到稳态后控制待测ISG电机停机。

即在该待测ISG电机的定子绕组的温度达到预设稳态后，停止该电机的转速输出和转矩输出，从而进行其他参数的检测和记录。

本步骤中还包括在每个转速梯度上，控制所述待测ISG电机的转矩从0上升至峰值转矩；在控制待测ISG电机的输出转矩上升的同时，按预设的第一频率记录所述待测ISG电机的电气参数，在待待测ISG电机停止输出转速和转矩后，按预设的第二频率记录所述待测ISG电机的电气参数。

根据以上具体的实验步骤，可以进行以下项目的检测：

1、电机定、转子温度过冲试验：

步骤1：设定待测ISG电机的驱动电压为额定工作电压。

步骤2：驱动待测ISG电机的转速从1000r/min开始，以预设的转速梯度上升至最高工作转速。

步骤3：在每个转矩梯度上，控制该电机的转矩从0N·m开始，以预设的转矩梯度上升至电机峰值转矩。整个试验过程中以30s的记录周期记录该电机的定子绕组温度值、转子温度值和输出转矩值。

步骤4：待待测ISG电机的绕组温度达到稳态温度(10min内温度变化不超过2℃视为稳态)，控制待测ISG电机停止扭矩输出，将记录周期改为1s，记录停机后3min内的该电机的定子和转子的温升过冲曲线。

待待测ISG电机的定子温度降至室温后继续试验，即分别将驱动电压调整为最低工作电压和最高工作电压后，重复上述步骤1～4。

通过上述步骤可获得待测ISG电机的定子/转子的温度—时间过程曲线，如图3所示。曲线最高点处A处即为电机过冲温度，用电机过冲温度减去电机稳态温度B即可得出电机温度过冲量，电机设计工程师可通过电机温度过冲量制定温度保护策略，提前对电机进行保护，防止电机停机后的温度过冲造成电机磁钢退磁或线圈烧毁。

2、电机定、转子温度场分布试验方法

步骤1：设定待测ISG电机的驱动电压为额定工作电压。

步骤2：设定待测IGS电机的转速从1000r/min开始，以预设的转速梯度上升至最高工作转速。

步骤3：在每个转速梯度上从0N·m开始，以一定的转矩梯度上升至电机峰值转矩。整个试验过程中以30s的记录周期记录测功机的转速值、输出扭矩值、定子绕组温度和电机转子温度。

步骤4：待待测ISG电机的组温度达到稳态温度(10min内温度变化不超过2℃视为稳态)时，控制待测ISG电机的转速输出和转矩输出。

待待测ISG电机的定子温度降至室温后继续试验，即分别将驱动电压调整为最低工作电压和最高工作电压后，重复上述步骤1～4。

通过上述步骤使用数据处理软件(如Matlab等)绘制出电机该定子/转子温度、转速、转矩的关系图，即该电机的温度场MAP图，参见图4所示。图4中横坐标为待测ISG电机的转速、纵坐标为其输出转矩，图中每一条连续的温度曲线代表一个温度值。如图4中C处即表示该交点处工况下该电机的稳态温度。

电机设计工程师只需确定电机转速和转矩即可通过温度场MAP图得出该转速和转矩条件下的电机稳态温度，用于确定电机工作过程中温度分布情况。

3、电机最大持续工作转矩试验方法

步骤1：设定待测ISG电机的驱动电压为额定工作电压。

步骤2：以电机最高工作温度减去上面测试中测出的该转速下温度过冲量为目标温度。

步骤3：控制该待测ISG电机的转速从1000r/min开始，以预设转速梯度上升至最高工作转速。

步骤4：在每个转速梯度上控制转矩从0N·m开始，以预设的转矩梯度上升至电机峰值转矩。整个试验过程中以30s的记录周期记录测功机的转速值、输出转矩值、定子绕组温度和转子温度。

步骤5：待待测ISG电机的定子绕组温度达到稳态温度(10min内温度变化不超过2℃视为稳态)时，控制该电机停止转矩输出和转速输出。

另外，若待测ISG电机的绕组稳态温度未达到试验所需的稳定温度，则在原转矩基础上增加2N·m(可根据试验情况做相应调整)转矩输出，重复步骤4。若待测ISG电机的绕组稳态温度超过试验所需的稳定温度，则在原转矩基础上减小2N·m(可根据试验情况做相应调整)转矩输出。

通过上述试验绘制出目标温度下电机的最大持续工作转矩曲线，参见图5。图中横坐标为电机转速，纵坐标为电机转矩，通过图5可以得出某个转速点下电机最大持续工作转矩数值。

电机设计工程师根据该试验得出数值确定电机输出转矩最大值，充分发挥电机性能，节约成本。

图6为本申请另一实施例提供的一种ISG电机的温度场实验系统的结构框图。

如图6所示，本实施例提供的温度场实验系统用于对待测ISG电机的温升进行测试，具体包括驱动电压设置模块10、驱动控制模块20、升速控制模块30和参数记录模块40。

驱动电压设置模块10用于设置待测ISG的驱动电压。

如果需要测试该电机的温度过冲情况或温度场分布情况，则可通过该驱动电压设置模块10分别设置最低工作电压、额定工作电压和最高工作电压三种驱动电压对该电机进行测试；如果需要对测试该电机的最大持续工作转矩，则只需以其额定工作电压为驱动电压进行驱动。

驱动控制模块20用于驱动待测ISG电机以上述设定好的驱动电压驱动该待测ISG电机以预设的初始转速开始运转，初始转速优选1000r/min。

升速控制模块30用于控制该待测ISG电机的转速从上述初始转速开始升速，具体为按预设的多个转速梯度进依次升高到最高工作转速。其中，在升速过程中的每个转速梯度上需要保持合理的时间，以便于在该合理的时间执行测量工作。

参数记录模块40用于记录待测ISG电机在每个转速梯度上的多个电气参数。

多个电气参数分别为该待测ISG电机在不同驱动电压下的输出转矩值、定子绕组温度值和转子温度值，还包括用于测试该待测ISG电机的输出转矩的测功机的转速值，在实验时可以根据实际需要检测以上部分或全部的数值。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种ISG电机的温度场实验系统，该系统具体为首先设置预设的驱动电压，再以该驱动电压驱动待测ISG电机以预设初始转速开始运转，并从该起始转速开始，按预设的多个转速梯度依次提高转速至最高工作转速，在控制待测ISG电机升速的同时，在每个转速梯度上分别记录包括输出转矩值、定子绕组温度值、转子温度值和与该待测ISG电机相连接的测功机的转速值在内的多个电气参数，工程技术人员可以根据以上原始数据方便地得到待测ISG电机在实际运行时的温度场参数，并能够进一步根据该温度场参数确定温度保护策略，从而能够解决现有的根据估算或电脑仿真确定的保护策略因与真实情况存在差异，而可能会使ISG电机出现过温烧毁或退磁情况的问题。

另外，本实施例还可以增加停机控制模块50，如图7所示。该停机控制模块用于在该待测ISG电机的定子绕组的温度达到预设稳态后，控制该待测ISG电机停止该电机的转速输出和转矩输出，从而进行其他参数的检测和记录。

参数记录模块40包括转矩输出控制单元(未示出)和第一参数记录单元(未示出)，转矩输出控制单元用于在每个转速梯度上，控制待测ISG电机的转矩从0上升至峰值转矩；第一参数记录单元用于在转矩输出控制单元控制待测ISG电机的输出转矩上升的同时，按预设的第一频率记录待测ISG电机的电气参数。另外，该参数记录模块还包括第二参数记录单元(未示出)，该单元用于待待测ISG电机停止输出转速和转矩后，按预设的第二频率记录待测ISG电机的电气参数。

根据以上具体的实验系统，可以进行上一实施例中的各个测试项目，由于在上面已经进行了详细的描述，为了使篇幅精简，这里就不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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。