专利名称：混合动力汽车电机转子定位系统及其定位方法
技术领域：
本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及到混合动力汽车的电机安装。
背景技术：
近年来，随着汽车和电子技术的不断进步，以内燃机和电机为动力的混合动力汽 车有了突破性的进展，其中电机作为混合动力汽车的辅助动力源，关系到整车的动力 性和稳定性，起着举足轻重的作用。内嵌永磁体的永磁同步电机具有高效的可调速运 行等优点，越来越广泛地应用于混合动力汽车上，对电机进行精确控制不但可以提高 电机翠率，还可以提高整车的系统效率，而要对电机进行控制，就必须对电机转子进 行精确定位。混合动力汽车的生产线作为一个特殊的运作环境，对工位有着严格的时 间和空间要求，对电机转子进行定位涉及到装配顺序、装配空间、生产效率等诸多因 素，而目前还没有一种适合汽车生产线特点的自动化的电机转子定位系统及定位方 法。
发明内容
本发明的第一个目的是提出一种适合汽车生产线特点的混合动力汽车的电机转 子定位系统。
本发明的混合动力车电机转子定位系统由检测单元和标定单元组成，所述检测单 元包括可带动待定位电机转动的动力装置、检测主机、扫描电机条形码的条形码扫描 枪、过零点检测设备及安装在待定位电机上的电机转子位置传感器，所述检测主机与 动力装置、条形码扫描枪、过零点检测设备及电机转子位置传感器连接；所述标定单 元包括条形码扫描枪及标定主机，所述标定主机与待定位电机的电机控制器相连；所 述检测主机与标定主机分别通过网络与可存储电机条码编号和转子位置角度值的数 据库服务器连接。
本发明的混合动力车电机转子定位系统中，检测和标定由两部分设备分别进行， 检测主机和标定主机利用数据库服务器进行数据传递，这样检测和标定可以安排在不 同车间或部门进行作业，使得生产线的安排更加灵活；另外，电机的条码与其转子的 位置信息相对应，由电脑自动记录及读取，杜绝了人工出错的可能性。
上述检测主机可以为单片机及其外围电路，利用具有以太网接口的单片机加上相应的存储电路、A/D转换电路等即可完成相应检测功能，上述电路已经被广泛应用， 此处不再赘述。
上述检测主机还可以为单片机及其外围电路与电脑的组合，单片机电路与电脑之 间通过CAN网络通讯，这样可以充分利用现有的资源，简化单片机电路和开发难度， CAN网络的抗干扰性能强，适合于生产线的复杂电磁环境。
上述动力装置可以为发动机热试台架，该热试台架上原本就设置有可带动待定位 电机转动的发动机，可以节约设备成本和布置空间，在进行发动机热试的同时进行电 机转子位置的检测，另外发动机热试台架可以精确控制发动机的转速，使得电机转子 位置传感器的检测结果更加精确。当然，动力装置也可以为电机等设备。
上述电机转子位置传感器为基于涡流效应的电涡流位置传感器，包括探测器和外 侧为正弦曲线形状的环状金属目标盘，所述目标盘固定在待定位电机的转子支架上， 与转子一起绕转子支架轴旋转；所述探测器通过探测器支架安装在待定位电机的定子 上。当目标盘转动时，在探测器中能产生与转子位置相对应的正弦和余弦两路位置信
号
上述过零点检测设备由可检测电压变化的检测电路和可根据检测电路的检测结 果发出控制信号的信号发生电路组成，所述检测电路与待定位电机的B、C相电源连接。 当检测电路检测到B、 C相间的反电动势过零点的脉冲信号后，信号发生电路即发出控 制信号，触发电机转子位置传感器进行采样作业。其测量原理如下 一般的永磁无刷 交流电机是由三相逆变桥来驱动的，根据转子位置的不同，为了产生最大的平均转矩， 在一个电角度周期中，具有6个换相状态。在任意一个时间段中，电机三相中都只有 两相导通，每相的导通时间间隔为120。电角度。例如，当A相和B相已经持续60。电 角度时，C相不导通。这个换相状态将持续60。电角度，而从B相不导通，至!JC相开始 导通的过程，称为换相。换相的时刻取决于转子的位置，通过测量不导通相的端电压， 与电机的绕组中点电压进行比较，以得到反电动势的过零点。
本发明的第二个目的是提出上述混合动力汽车电机转子定位系统的定位方法。 该定位方法包括检测和标定两个阶段，检测阶段检测主机控制动力装置带动待 定位电机恒速转动，当过零点检测设备检测到B、 C相间的反电动势过零点的脉冲信号 后，即向检测主机发出信号以触发主机对电机转子位置传感器的信号采样，主机对采 样到的位置信号进行分析和处理后得到电机转子的位置角度值，并连同待定位电机的条码编号一起上传至数据库服务器进行存储；标定阶段当标定主机读取到电机条码 编号后，会按照条码编号从数据库服务器中读取出对应电机的转子位置角度值，并将 该位置角度值写入至电机控制器中，完成对电机转子的定位 具体来说，上述定位方法包括如下步骤
A:检测主机利用条形码扫描枪扫描待定位电机的条码编号并记录； B:检测主机控制动力装置带动待定位电机恒速转动；
C:检测主机控制过零点检测设备开始检测B、 C相间的反电动势，当过零点检测设 备检测到B、 C相间的反电动势过零点的脉冲信号后，向检测主机发出信号； D:检测主机接收到过零点检测设备的信号后，对电机转子位置传感器的信号进行 采样、分析和处理后得到此时电机转子的位置角度值并记录；
E:检测主机将待定位电机的条码编号及转子位置角度值上传至数据库服务器进行 存储；
F:标定主机利用条形码扫描枪扫描待定位电机的条码编号，并根据扫描到的电机
条码编号从数据库服务器中读取出对应电机的转子位置角度值； G:标定主机将电机的转子位置角度值写入至电机控制器。
在上述D步骤中，检测主机得到电机转子的位置角度值后，判断该位置角度值是否
正确，如果正确，则进行记录，否则执行B、 C步骤重新采样。在电机出厂时，电机厂 家根据工艺生产标准会给出一个电机转子位置角度的经验值或范围，检测主机可以参 考该值进行核对和校验。
本发明的混合动力汽车的电机转子定位系统可以灵活地安排在生产线上，并且杜 绝了人工的测量失误，可以对电机转子进行精确定位，提高电机的性能，其定位方法 简单，可靠，适合应用于混合动力汽车的生产线上。
图1是实施例1的电机转子定位系统的结构框图； 图2是实施例1的电机转子位置传感器的安装示意图； 图3是实施例2的电机转子定位系统的结构框图。
具体实施例方式
下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明。
实施例1:如图1所示，本实施例的混合动力车电机转子定位系统由检测单元和标定单元组 成，所述检测单元包括可带动待定位电机转动的发动机及控制发动机运转的发动机热 试台架控制系统、检测主机、扫描电机条形码的条形码扫描枪、过零点检测设备及安 装在待定位电机上的电机转子位置传感器，所述检测主机与发动机热试台架控制系 统、条形码扫描枪、过零点检测设备及电机转子位置传感器连接；所述标定单元包括 条形码扫描枪及标定主机，所述标定主机与待定位电机的电机控制器相连；所述检测 主机与标定主机分别通过网络与可存储电机条码编号和转子位置角度值的数据库服 务器连接。
检测主机为带有网络接口的单片机及其外围电紐。
所述过零点检测设备由可检测电压变化的检测电路和可根据检测电路的检测结 果发出控制信号的信号发生电路组成，所述检测电路与待定位电机的B、 C相电源连 接。
如图2所示，所述电机转子位置传感器为基于涡流效应的电涡流位置传感器，包 括探测器2和外侧为正弦曲线形状的环状金属目标盘1，所述目标盘1固定在待定位 电机的转子支架7上，与转子4 一起绕转子支架轴6旋转；所述探测器2通过探测器 安装支架5安装在待定位电机的定子3上。
本实施例的混合动力汽车的电机转子定位系统的定位方法包括如下步骤-
A:检测主机利用条形码扫描枪扫描待定位电机的条码编号并记录；
B:检测主机控制动力装置带动待定位电机恒速转动， 一般为800转/分钟；
C:检测主机控制过零点检测设备开始检测B、 C相间的反电动势，当过零点检测设
备检测到B、 C相间的反电动势过零点的脉冲信号后，向检测主机发出信号；
D:检测主机接收到过零点检测设备的信号后，对电机转子位置传感器的信号进行
采样、分析和处理后得到此时电机转子的位置角度值并记录；
E:检测主机将待定位电机的条码编号及转子位置角度值上传至数据库服务器进行 存储；
F:标定主机利用条形码扫描枪扫描待定位电机的条码编号，并根据扫描到的电机 条码编号从数据库服务器中读取出对应电机的转子位置角度值； G:标定主机将电机的转子位置角度值写入至电机控制器。 实施例2:
7如图3所示，本实施例与实施例1不同的是，本实施例的检测主机为检测装置与 电脑的组合，所述检测装置由单片机及其外围电路构成，检测装置与电脑之间通过 CAN网络通讯，这样可以充分利用现有的资源，简化单片机电路和开发难度，CAN网 络的抗干扰性能强，适合于生产线的复杂电磁环境。
权利要求
1、一种混合动力车电机转子定位系统，其特征在于该定位系统由检测单元和标定单元组成，所述检测单元包括可带动待定位电机转动的动力装置、检测主机、扫描电机条形码的条形码扫描枪、过零点检测设备及安装在待定位电机上的电机转子位置传感器，所述检测主机与动力装置、条形码扫描枪、过零点检测设备及电机转子位置传感器连接；所述标定单元包括条形码扫描枪及标定主机，所述标定主机与待定位电机的电机控制器相连；所述检测主机与标定主机分别通过网络与可存储电机条码编号和转子位置角度值的数据库服务器连接。
2、 根据权利要求l所述的混合动力车电机转子定位系统，其特征在于所述检测主机为单片机及其外围电路。
3、 根据权利要求l所述的混合动力车电机转子定位系统，其特征在于所述检测主机为单片机及其外围电路与电脑的组合，单片机电路与电脑之间通过CAN网络通讯。
4、 根据权利要求l所述的混合动力车电机转子定位系统，其特征在于所述动力装置为发动机热试台架。
5、 根据权利要求l所述的混合动力车电机转子定位系统，其特征在于所述电机转子位置传感器为基于涡流效应的电涡流位置传感器，包括探测器和外侧为正弦曲线形状的环状金属目标盘，所述目标盘固定在待定位电机的转子支架上，与转子一起绕转子支架轴旋转；所述探测器通过探测器支架安装在待定位电机的定子上。
6、 根据权利要求l所述的混合动力车电机转子定位系统，其特征在于所述过零点检测设备由可检测电压变化的检测电路和可根据检测电路的检测结果发出控制信号的信号发生电路组成，所述检测电路与待定位电机的B、 C相电源连接。
7、 一种混合动力车电机转子定位系统的定位方法，其特征在于该方法包括检测和标定两个阶段，检测阶段检测主机控制动力装置带动待定位电机恒速转动，当过零点检测设备检测到B、 C相间的反电动势过零点的脉冲信号后，即向检测主机发出信号以触发主机对电机转子位置传感器的信号采样，主机对采样到的位置信号进行分析和处理后得到电机转子的位置角度值，并连同待定位电机的条码编号一起上传至数据库服务器进行存储；标定阶段当标定主机读取到电机条码编号后，会按照条码编号从数据库服务器中读取出对应电机的转子位置角度值，并将该位置角度值写入至电机控制器中，完成对电机转子的定位。
8、 根据权利要求7所述的混合动力车电机转子定位系统的定位方法，其特征在于包括如下步骤A:检测主机利用条形码扫描枪扫描待定位电机的条码编号并记录；B:检测主机控制动力装置带动待定位电机恒速转动；C:检测主机控制过零点检测设备开始检测B、 C相间的反电动势，当过零点检测设备检测到B、 C相间的反电动势过零点的脉冲信号后，向检测主机发出信号；D:检测主机接收到过零点检测设备的信号后，对电机转子位置传感器的信号进行采样、分析和处理后得到此时电机转子的位置角度值并记录；E:检测主机将待定位电机的条码编号及转子位置角度值上传至数据库服务器进行存储；F:标定主机利用条形码扫描枪扫描待定位电机的条码编号，并根据扫描到的电机条码编号从数据库服务器中读取出对应电机的转子位置角度值；G:标定主机将电机的转子位置角度值写入至电机控制器。
9、 根据权利要求8所述的混合动力车电机转子定位系统的定位方法，其特征在于D步骤中，检测主机得到电机转子的位置角度值后，判断该位置角度值是否正确，如果正确，则进行记录，否则执行B、 C步骤重新采样。
全文摘要
本发明的目的是提出一种适合汽车生产线特点的混合动力汽车的电机转子定位系统及其定位方法。该定位系统由检测单元和标定单元组成，检测单元包括可带动待定位电机转动的动力装置、检测主机、条形码扫描枪、过零点检测设备及安装在待定位电机上的电机转子位置传感器，检测主机与动力装置、条形码扫描枪、过零点检测设备及电机转子位置传感器连接；标定单元包括条形码扫描枪及标定主机，标定主机与待定位电机的电机控制器相连；检测主机与标定主机分别通过网络与数据库服务器连接。检测主机通过过零点检测设备和电机转子位置传感器来检测电机转子的位置角度值，并将该位置角度值传送至标定主机，进而写入至电机控制器中，完成对电机转子的定位。
文档编号H02P6/14GK101594107SQ20091004075
公开日2009年12月2日 申请日期2009年7月1日 优先权日2009年7月1日
发明者波 宋 申请人:奇瑞汽车股份有限公司