电机零位标定系统和方法与流程

本发明涉及汽车驱动电机技术领域，特别涉及到一种集成式油冷电机零位标定方法。

背景技术：

目前应用于新能源汽车的驱动电机类型有交流异步感应电机、永磁同步电机、直流电机、直流无刷电机等，其中，永磁同步电机因为具有效率高、功率密度大的特定，使用范围最为广泛。

控制永磁同步电机相对复杂，最常用的是矢量控制，即磁场定向控制。这种控制方式，需要准确获取电机转子的实际角度。实际应用中，电机的角位置传感器检测到的转子位置和实际的转子磁场位置之间通常存在着一个偏差，电机的零位标定过程就是要找到这个偏差值。

目前一般采用的零位标定方法，是用一个直流电源给电机的定子绕组通以小于额定电流的直流电，将电机转子定位到一个平衡位置，通常是所受磁场力最小的位置。对于油冷电机，由于存在冷却油的粘性等因素，电机转子的定位角度容易与理论角度有偏差，从而影响角位置传感器检测到的转子位置和实际转子磁场之间相对角度的确定，进而会影响到电机的性能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是实现一种适用于油冷永磁同步电机零位标定的系统和方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：电机零位标定系统，第一直流电源为被测电机供电，所述被测电机的输出轴与位置传感器刚性联接，所述位置传感器输出被测电机的角度信号至信号处理模块，系统设有用于驱动被测电机匀速转动的标准机，所述标准机与被测电机的输出轴相联接，所述标准机的输出轴上设有扭矩传感器，所述扭矩传感器输出扭矩信号至信号处理模块。

所述标准机为标准电机或测功机。

所述标准机经驱动模块由第二直流电源供电。

所述信号处理模块输出信号至数据存储模块存储。

所述被测电机为混合动力汽车的动力电机。

基于所述电机零位标定系统的标定方法：

步骤1、第一直流电源给被测电机通2/3额定电流幅值的电流；

步骤2、第二直流电源给驱动模块供电，驱动模块为标准机输出三相电流，标准机驱动被测电机匀速转动；

步骤3、位置传感器和扭矩传感器获取信号，扭矩最大的位置角度记为θ1，与扭矩最大位置相对应的位置角度记为θ2；

步骤4、取θ1和θ2的差值，记为δθ；

步骤5、记电机零位的允许阈值为α，若∣δθ∣≤α，则视为有效，进行下一步；若∣δθ∣≥α，则视为操作有误，重复步骤1-步骤4，若仍然出现∣δθ∣≥α，则视为被测电机存在问题，判断为标零失败；

步骤6、δθ计为电机的零位。

重复步骤1-5三次以上，获取δθ的平均值，记为β，作为电机的零位。

所述步骤1开始前，通过第一直流电源给被测电机通2/3额定电流幅值的电流，待被测电机的转子静止后，通过外力拨动待被测电机转子轴至另一电角度位置后撤掉外力后，观察转子是否会重新旋转至首次静止的位置。

本发明用于油冷电机的零位标定，特别是可以应用于混合动力汽车集成式油冷电机，不同于传统零位标定过程将电机转子定位在受力最小的位置，容易导致定位不准确，本发明模拟电机磁场定向控制实际工作过程，通过识别电机转子受力最大的位置，可避免冷却油对零位标定精度的影响，实现准确、高效的零位标定。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为电机零位标定系统结构框图；

图2为电机零位标定方法流程图；

上述图中的标记均为：1、被测电机；2、位置传感器；3、扭矩传感器；4、标准机；5、驱动模块；6、信号处理模块；7、数据存储模块；8、第一直流电源；9、第二直流电源。

具体实施方式

如图1所示，电机零位标定系统将标准机4与被测电机1的输出轴相联接，标准机4一般采用标准电机或测功机，电机位置传感器2与被测电机1轴刚性联接，电机位置传感器2用于输出电机转子的角度信号，被测电机1和位置传感器2的联接方式和位置角度应和实际安装情况一致，可以将被测电机1和位置传感器2按使用需求联接牢靠，作为一个整体进行零位标定。

标准机4的输出轴上设有扭矩传感器3，扭矩测量仪用于测量电机轴上的实际扭矩，标准机4用于驱动被测电机1匀速转动，信号处理模块6用于接收电机位置传感器2和扭矩传感器3反馈的信号并进行处理，数据存储模块7用于存储零位信息。

直流电源产生两相电压，输出给被测电机1，转子在定子磁场里受电磁力作用。被测电机1在标准电机/测功机驱动下匀速旋转。扭矩测量仪和位置传感器2分别反馈转子轴受力情况和被测电机1转子实际位置信号给信号处理模块6，信号处理模块6以扭矩信号的波峰为基准，计算出扭矩信号和位置传感器2信号的相位差值，并将该值作为电机的零位记录到数据存储模块7中。

基于上述电机零位标定系统，如图2所示标定方法如下：

通过第一直流电源8给被测电机1通2/3额定电流幅值的电流，电流从a相进，b相出，此时，被测电机1定子会产生定向的磁场，被测电机1转子在该磁场力的作用下，沿转子轴心线产生旋转运动，理论上会旋转至-30°电角度的位置，待转子静止后，通过外力拨动转子轴至另一角度位置，撤掉外力后，观察转子是否会重新旋转至首次静止的位置；

待转子受力平衡后执行以下步骤：

步骤1、第一直流电源8继续给被测电机1通2/3额定电流幅值的电流；

步骤2、第二直流电源9给驱动模块5供电，驱动模块5为标准机4输出三相电流，标准机4采用转速控制模式，驱动被测电机1匀速转动；；

步骤3、待被测电机1转动平稳后，电机位置传感器2和扭矩测量仪分别采集电机转子的角度信号和转子轴上的扭矩信号，并将上述信号反馈至信号处理模块6中，信号处理模块6对电机转子的角度信号和转子轴上的扭矩信号进行处理，转子轴上的扭矩最大的位置，即扭矩信号的波峰，出现的位置角度记为θ1(按扭矩测量仪对正负扭矩的定义不同，扭矩波峰相位会出现在-120°或60°电角度位置)；同时记录与扭矩信号波峰位置相对应的位置(波谷位置)传感器信号，该角度记为θ2；

步骤4、取θ1和θ2的差值，记为δθ，即δθ＝θ2-θ1；

步骤5、记电机零位的允许阈值为α，若∣δθ∣≤α，则视为有效，进行下一步；若∣δθ∣≥α，则视为操作有误，重复步骤1～步骤4，若仍然出现∣δθ∣≥α，则视为被测电机1存在问题，判断为标零失败；

步骤6、重复以上步骤3次，取3次δθ的平均值，记为β，作为电机的零位，并记录到数据存储模块7中。电机工作时，读取旋转变压器信号，并用角度补偿值β做校正，实现精确的磁场定向控制。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明揭示了一种电机零位标定系统，第一直流电源为被测电机供电，所述被测电机的输出轴与位置传感器刚性联接，所述位置传感器输出被测电机的角度信号至信号处理模块，系统设有用于驱动被测电机匀速转动的标准机，所述标准机与被测电机的输出轴相联接，所述标准机的输出轴上设有扭矩传感器，所述扭矩传感器输出扭矩信号至信号处理模块。本发明用于油冷电机的零位标定，特别是可以应用于混合动力汽车集成式油冷电机，不同于传统零位标定过程将电机转子定位在受力最小的位置，容易导致定位不准确，本发明模拟电机磁场定向控制实际工作过程，通过识别电机转子受力最大的位置，可避免冷却油对零位标定精度的影响，实现准确、高效的零位标定。

技术研发人员：任宗丹
受保护的技术使用者：奇瑞汽车股份有限公司
技术研发日：2017.07.21
技术公布日：2017.09.15