电机零位的确定方法和装置与流程

本公开涉及机械技术领域，具体地，涉及一种电机零位的确定方法和装置。

背景技术：

电动汽车的集成化是一个明确的发展方向，越来越多的厂商将电驱动相关动力零部件集成到一起形成电驱桥，即由电机控制器、电机和减速器三个关键部件组成，电机控制器和电机组合在一起形成匹配。而对于控制同步电机，电机的零位是一个关键的因素，它是电机控制中磁场定向的关键点。现有技术中有不少对电机的零位的测试方案，包括：电机空载反电动势过零点测试、预置数据表进行电机参数比对测试、给被测电机通直流电进行测试等方法。但是这些测试方案会需要人工手动调整的配合，因此对于设备和人员的依赖较强，不仅不容易实现大批量零位测试，而且在电机零部件更换后，也不利于再次对电机系统的零位进行准确测试。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种电机零位的确定方法和装置，能够不依赖人为校准，利用拖动装置有效的确定电机的零位。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种电机零位的确定方法，所述方法包括：

通过利用拖动装置控制所述电机的转速分别达到至少一个预设转速，以获取所述电机的转速分别稳定在所述至少一个预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角，其中所述至少一个预设转速的转速值不同；

根据所述电机的转速分别稳定在所述一个预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角，确定第二零位偏差角；

结合所述第二零位偏差角和所述电机的出厂零位角度，确定所述电机的零位。

可选的，所述方法还包括：

在获取到所述第二零位偏差角后，控制所述电机的转速降至转速初始值。

可选的，所述通过利用拖动装置控制所述电机的转速分别达到至少一个预设转速，以获取所述电机的转速分别稳定在所述至少一个预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角，包括：

利用拖动装置控制所述电机的转速达到第一预设转速，以获取所述电机的转速稳定在所述第一预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角；

重复执行所述利用拖动装置控制所述电机的转速达到第一预设转速，以获取所述电机的转速稳定在所述第一预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角的步骤，以获取在多个所述第一预设转速时所述电机转子的零位偏差角；

其中，所述多个所述第一预设转速的转速值不同。

可选的，所述利用拖动装置控制所述电机的转速达到第一预设转速，以获取所述电机的转速稳定在所述第一预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角，包括：

利用所述拖动装置，控制所述电机的转速达到所述第一预设转速；

当所述电机的转速稳定在所述第一预设转速时，获取所述电机的第一直轴电压和第一交轴电压；

根据所述第一直轴电压和所述第一交轴电压，确定第一零位偏差角；

将所述第一零位偏差角写入所述电机的控制程序中。

可选的，所述重复执行所述利用拖动装置控制所述电机的转速达到第一预设转速，以获取所述电机的转速稳定在所述第一预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角的步骤，以获取在多个所述第一预设转速时所述电机转子的零位偏差角，包括：

控制所述电机的转速达到第二预设转速，以获取所述电机的转速稳定在所述第二预设转速时所述电机转子的第三零位偏差角；

控制所述电机的转速达到第三预设转速，以获取所述电机的转速稳定在所述第三预设转速时所述电机转子的第四零位偏差角；

控制所述电机的转速达到所述第四预设转速，以获取所述电机的转速稳定在所述第四预设转速时所述电机转子的第五零位偏差角。

可选的，所述第一预设转速小于所述第二预设转速，所述第二预设转速小于所述第三预设转速，所述第三预设转速小于所述第四预设转速。

可选的，根据所述电机的转速分别稳定在所述至少一个预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角，确定第二零位偏差角，包括：

将所述电机的转速分别稳定在所述至少一个预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角的平均值，作为所述第二零位偏差角；

所述结合所述第二零位偏差角和所述电机的出厂零位角度，确定所述电机的零位，包括：

将所述出厂零位角度与所述第二零位偏差角的差值作为所述电机的零位。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种电机零位的确定装置，所述装置包括：

零位偏差角获取模块，用于通过利用拖动装置控制所述电机的转速分别达到至少一个预设转速，以获取所述电机的转速分别稳定在所述至少一个预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角，其中所述至少一个预设转速的转速值不同；

零位偏差角确定模块，用于根据所述电机的转速分别稳定在所述至少一个预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角，确定第二零位偏差角

零位确定模块，用于结合所述第二零位偏差角和所述电机的出厂零位角度，确定所述电机的零位。

可选的，所述装置还包括：

转速控制模块，用于在获取到所述第二零位偏差角后，控制所述电机的转速降至转速初始值。

可选的，所述零位偏差角获取模块，包括：

零位偏差角获取子模块，用于利用拖动装置控制所述电机的转速达到第一预设转速，以获取所述电机的转速稳定在所述第一预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角；

重复执行子模块，用于重复执行所述利用拖动装置控制所述电机的转速达到第一预设转速，以获取所述电机的转速稳定在所述第一预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角的步骤，以获取在多个所述第一预设转速时所述电机转子的零位偏差角；

其中，在每次重复执行时所述多个所述第一预设转速的转速值不同。

可选的，所述零位偏差角获取子模块，包括：

转速控制子模块，用于利用所述拖动装置，控制所述电机的转速达到所述第一预设转速；

电压获取子模块，用于当所述电机的转速稳定在所述第一预设转速时，获取所述电机的第一直轴电压和第一交轴电压；

角度确定子模块，用于根据所述第一直轴电压和所述第一交轴电压，确定第一零位偏差角；

角度写入子模块，用于将所述第一零位偏差角写入所述电机的控制程序中。

可选的，所述重复执行子模块，用于：

控制所述电机的转速达到第二预设转速，以获取所述电机的转速稳定在所述第二预设转速时所述电机转子的第三零位偏差角；

控制所述电机的转速达到第三预设转速，以获取所述电机的转速稳定在所述第三预设转速时所述电机转子的第四零位偏差角；

控制所述电机的转速达到所述第四预设转速，以获取所述电机的转速稳定在所述第四预设转速时所述电机转子的第五零位偏差角。

可选的，所述第一预设转速小于所述第二预设转速，所述第二预设转速小于所述第三预设转速，所述第三预设转速小于所述第四预设转速。

可选的，所述零位偏差角确定模块，用于：

将所述电机的转速分别稳定在所述至少一个预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角的平均值，作为所述第二零位偏差角；

所述零位确定模块，用于：

将所述出厂零位角度与所述第二零位偏差角的差值作为所述电机的零位。

通过上述技术方案，通过利用拖动装置控制所述电机的转速分别达到至少一个预设转速，以获取所述电机的转速分别稳定在所述至少一个预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角，其中所述至少一个预设转速的转速值不同；根据所述电机的转速分别稳定在所述至少一个预设转速时所述电机转子的第一零位偏差角，确定第二零位偏差角，结合所述第二零位偏差角和所述电机的出厂零位角度，确定所述电机的零位。通过将被测电机固定在测试台架上，再利用拖动装置实现对于电机的零位的测量，提高电机性能，简化测试操作并节约成本。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种电机的零位的测量系统的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种电机零位的确定方法的流程图；

图3是根据一示例性实施例示出的另一种电机零位的确定方法的流程图；

图4是根据一示例性实施例示出的又一种电机零位的确定方法的流程图；

图5a是根据一示例性实施例示出的又一种电机零位的确定方法的流程图；

图5b是根据一示例性实施例示出的一种用于电机零位的确定方法的转速控制示意图；

图6是根据一示例性实施例示出的又一种电机零位的确定方法的流程图；

图7是根据一示例性实施例示出的一种电机零位的确定装置的框图；

图8是根据一示例性实施例示出的另一种电机零位的确定装置的框图；

图9是根据一示例性实施例示出的一种零位偏差角获取模块的框图；

图10是根据一示例性实施例示出的一种零位偏差角获取子模块的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在介绍本公开的实施例之前，首先对本公开的技术方案所产生的场景进行介绍，当电机的初始位置正确时，电机稳定在某个转速下稳态运行时，给电机控制器施加电流指令id(直轴电流)＝0，iq(交轴电流)＝0，根据电机的电压计算公式，能够确定交轴电压为一个固定值，而直轴电压为零ud＝0。但当电机的零位不准确时，比如存在一个零位偏差角theta，电机稳定在某个转速下稳态运行时，同样给电机控制器施加电流指令id＝0，iq＝0，此时交轴电压不再固定，直轴电压也不为0，直轴电压和交轴电压之间存在依赖于theta的函数关系，即直轴电压与交轴电压的比值为theta的正切值。本公开提供了一种简单易行的技术方案，有效测试出这个零位偏差角theta，之后再对电机进行控制调节，以克服零位偏差角造成的影响。

本公开所提供的电机的零位的确定方法，需要将电驱桥中的电机，作为被测电机固定在测试台架工装上，测试台架电机作为拖动装置将被测电机拖转到预设转速，以采集被测电机的测试参数，进而确定准确的电机的零位。

图2是根据一示例性实施例示出的一种电机零位的确定方法的流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤201，通过利用拖动装置控制电机的转速分别达到至少一个预设转速，以获取电机的转速分别稳定在至少一个预设转速时电机转子的第一零位偏差角。

其中，该拖动装置例如是测试台架工装上的测试台架电机，与被测电机通过轴相连，如图1所示的结构，测试台架电机将电机拖至第一预设转速，以进行零位偏差角的测量，该第一预设转速的设置根据测试经验，可以设置为转折转速或者略大于转折转速。由于零位与电机的直轴电压和交轴电压的比值相关，因此可以通过获取电机稳定在第一转速时第一直轴电压和第一交轴电压，以计算出当前的零位偏差角，并写入电机的控制程序中，以便后续计算使用。

示例地，其中至少一个预设转速的转速值不同。也就是说，本公开所述的技术方案可以进行一次步骤201的操作也可以进行多次，都属于本公开的范围，而令电机的转速分别稳定在多个不同的预设转速时，进而获取对应的电机转子的零位偏差角，能够进一步提高测量的精度。

步骤202，根据电机的转速分别稳定在至少一个预设转速时电机转子的第一零位偏差角，确定第二零位偏差角。

示例地，将电机的转速分别稳定在至少一个预设转速时电机转子的第一零位偏差角的平均值，作为第二零位偏差角。当根据步骤201获取到多个预设转速时的转子电机的零位偏差角时，计算这多个预设转速时的第一零位偏差角的平均值，作为第二零位偏差角。也就是进行多次零位偏差角的测量，进一步提高测试的精度，并且选取不同的预设转速，避免由于预设转速的取值而对最终测量结果造成的影响。

步骤203，结合第二零位偏差角和电机的出厂零位角度，确定电机的零位。

示例地，将出厂零位角度与第二零位偏差角的差值作为电机的零位。也就是说，出厂零位角度与步骤202确定的第一零位偏差角的平均值的差值，作为电机的零位。基于电机的出厂零位角度，经过多次测量的零位偏差角的修正，能够获取精确的零位。

综上所述，本公开提供的电机零位的确定方法，通过利用拖动装置控制电机的转速分别达到至少一个预设转速，以获取电机的转速分别稳定在至少一个预设转速时电机转子的第一零位偏差角，其中至少一个预设转速的转速值不同；根据电机的转速分别稳定在至少一个预设转速时电机转子的第一零位偏差角，确定第二零位偏差角，结合第二零位偏差角和电机的出厂零位角度，确定电机的零位。通过将被测电机固定在测试台架上，再利用拖动装置实现对于电机的零位的测量，提高电机性能，简化测试操作并节约成本。

图3是根据一示例性实施例示出的另一种电机零位的确定方法的流程图，如图3所示，所述方法还包括：

步骤204，在获取到第二零位偏差角后，控制电机的转速降至转速初始值。

示例地，在完成多次测量获取到第二零位偏差角之后，需要对电机进行初始化操作，即令电机的转速归零，降为转速初始值0，以便之后进行正常的启动以及运行。

图4是根据一示例性实施例示出的又一种电机零位的确定方法的流程图，如图4所示，步骤201所述的通过利用拖动装置控制电机的转速分别达到至少一个预设转速，以获取电机的转速分别稳定在至少一个预设转速时电机转子的第一零位偏差角，包括以下步骤：

步骤2011，利用拖动装置控制电机的转速达到第一预设转速，以获取电机的转速稳定在第一预设转速时电机转子的第一零位偏差角。

示例地，第一零位偏差角的测量步骤如图5a所示，其中包括：

步骤20111，利用拖动装置，控制电机的转速达到第一预设转速。

示例地，此时的电机处于零电流状态，从动于测试台架电机，电机被测试台架电机拖拽，因此电机的转速上升需要一定的时间，零位需要根据电机的转速稳定在预设的第一预设转速时的采集数据进行确定，进而提高测量的精确度。

如图5b所示的0-t1阶段，电机的转速上升至第一预设转速。

步骤20112，当电机的转速稳定在第一预设转速时，获取电机的第一直轴电压和第一交轴电压。

示例地，该直轴电压和交轴电压的获取可以利用电机控制器获取到电机的位置传感器，例如是旋转变压器的角度，通过对电压进行解耦处理而获取到稳定在第一转速下的第一直轴电压和第一交轴电压，这是因为此时的电机(被测电机)处于零电流状态，无法直接获取电机当前的直轴电压和交轴电压。

如图5b所示的t1-t2阶段，转速持续稳定在第一预设转速时，以便获取当前的直轴电压和交轴电压。

步骤20113，根据第一直轴电压和第一交轴电压，确定第一零位偏差角。

示例地，在测量过程中为了使得测量结果具有更高的准确性，会采取同条件下的多个测量，以获取统计学上的正确性，即采样数据足够多，因此对多组数据进行滤波处理，筛选出更为有效的数据，再进行反正切处理。如前所述的，在电机的初始位置不正确时，根据电机的电压计算公式可知直轴电压与交轴电压的比值为零位的正切值，因此将经过滤波处理后的第一直轴电压与第一交轴电压的比值进行反正切处理，即可得到第一零位偏差角。

步骤20114，将第一零位偏差角写入电机的控制程序中。

示例地，将确定好的第一零位偏差角写入到电机的控制程序中(即写入电机控制器)，以便之后计算时进行调用。

步骤2012，重复执行步骤2011的操作，以获取在多个第一预设转速时电机转子的零位偏差角；

其中，在每次重复执行时多个第一预设转速的转速值不同。

示例地，图6是根据一示例性实施例示出的又一种电机零位的确定方法的流程图，如图6所示，步骤2012所述重复执行步骤2011，以获取在多个第一预设转速时电机转子的零位偏差角，包括以下步骤：

步骤20121，控制电机的转速达到第二预设转速，以获取电机的转速稳定在第二预设转速时电机转子的第三零位偏差角。

如图5b所示的t2-t4阶段，电机的转速先上升至第二预设转速(t2-t3)，之后再稳定在第二预设转速时，获取第三零位偏差角(t3-t4)。

步骤20122，控制电机的转速达到第三预设转速，以获取电机的转速稳定在第三预设转速时电机转子的第四零位偏差角。

如图5b所示的t4-t6阶段，电机的转速先上升至第三预设转速(t4-t5)，之后再稳定在第三预设转速时，获取第四零位偏差角(t5-t6)。

步骤20123，控制电机的转速达到第四预设转速，以获取电机的转速稳定在第四预设转速时电机转子的第五零位偏差角。

如图5b所示的t6-t8阶段，电机的转速先上升至第四预设转速(t6-t7)，之后再稳定在第四预设转速时，获取第五零位偏差角(t7-t8)。

示例地，第一预设转速小于第二预设转速，第二预设转速小于第三预设转速，第三预设转速小于第四预设转速。

示例地，上述重复步骤201的操作，以获取电机转子的多个零位偏差角，并且每次再重复执行的时候，令预设转速逐步升高，进而简化测量过程，并通过多次测量进一步提高测试精度。通过步骤201和步骤202的操作一共获取到4个零位偏差角，之后再3对这四个零位偏差角进行平均并利用步骤204获取出厂零位角与该平均值的差值，作为初始零位偏差角，以实现对电机的零位的修正。

需要说明的是，本实施例采用的3次重复步骤2011的操作，是根据实验数据而确定的能够均衡成本和测量精度的优化次数。而对于精度要求更高的测量，还可以选择进一步增加测量次数，本公开并不限制。

综上所述，本公开提供的电机零位的确定方法，通过利用拖动装置控制电机的转速分别达到至少一个预设转速，以获取电机的转速分别稳定在至少一个预设转速时电机转子的第一零位偏差角，其中至少一个预设转速的转速值不同；根据电机的转速分别稳定在至少一个预设转速时电机转子的第一零位偏差角，确定第二零位偏差角，结合第二零位偏差角和电机的出厂零位角度，确定电机的零位。通过将被测电机固定在测试台架上，再利用拖动装置实现对于电机的零位的测量，提高电机性能，简化测试操作并节约成本。

图7是根据一示例性实施例示出的一种电机零位的确定装置的框图。参照图7，用于实现图2-图6任一所述的实施例，该装置700包括：

零位偏差角获取模块710，通过利用拖动装置控制电机的转速分别达到至少一个预设转速，以获取电机的转速分别稳定在至少一个预设转速时电机转子的第一零位偏差角，其中至少一个预设转速的转速值不同。

零位偏差角确定模块720，用于根据电机的转速分别稳定在一个预设转速时电机转子的第一零位偏差角，确定第二零位偏差角。

零位确定模块730，用于结合第二零位偏差角和电机的出厂零位角度，确定电机的零位。

图8是根据一示例性实施例示出的另一种电机零位的确定装置的框图。参照图8，该装置700还包括：

转速控制模块740，用于在获取到第二零位偏差角后，控制电机的转速降至转速初始值。

图9是根据一示例性实施例示出的一种零位偏差角获取模块的框图。参照图9，该零位偏差角获取模块710，包括：

零位偏差角获取子模块711，用于利用拖动装置控制电机的转速达到第一预设转速，以获取电机的转速稳定在第一预设转速时电机转子的第一零位偏差角。

重复执行子模块712，用于重复执行利用拖动装置控制电机的转速达到第一预设转速，以获取电机的转速稳定在第一预设转速时电机转子的第一零位偏差角的步骤，以获取在多个第一预设转速时电机转子的零位偏差角。

其中，在每次重复执行时多个第一预设转速的转速值不同。

图10是根据一示例性实施例示出的一种零位偏差角获取子模块的框图。参照图10，该零位偏差角获取子模块711，包括：

转速控制子模块7111，用于利用拖动装置，控制电机的转速达到第一预设转速。

电压获取子模块7112，用于当电机的转速稳定在第一预设转速时，获取电机的第一直轴电压和第一交轴电压。

角度确定子模块7113，用于根据第一直轴电压和第一交轴电压，确定第一零位偏差角。

角度写入子模块7114，用于将第一零位偏差角写入电机的控制程序中。

可选的，重复执行子模块712，用于：

控制电机的转速达到第二预设转速，以获取电机的转速稳定在第二预设转速时电机转子的第三零位偏差角；

控制电机的转速达到第三预设转速，以获取电机的转速稳定在第三预设转速时电机转子的第四零位偏差角；

控制电机的转速达到第四预设转速，以获取电机的转速稳定在第四预设转速时电机转子的第五零位偏差角。

可选的，第一预设转速小于第二预设转速，第二预设转速小于第三预设转速，第三预设转速小于第四预设转速。

可选的，零位偏差角确定模块720，用于：

将电机的转速分别稳定在一个预设转速时电机转子的第一零位偏差角的平均值，作为第二零位偏差角；

零位确定模块730，用于：

将出厂零位角度与第二零位偏差角的差值作为电机的零位。

综上所述，本公开提供的电机零位的确定装置，通过利用拖动装置控制电机的转速分别达到至少一个预设转速，以获取电机的转速分别稳定在所述至少一个预设转速时电机转子的第一零位偏差角，其中至少一个预设转速的转速值不同；根据电机的转速分别稳定在至少一个预设转速时电机转子的第一零位偏差角，确定第二零位偏差角，结合第二零位偏差角和电机的出厂零位角度，确定电机的零位。通过将被测电机固定在测试台架上，再利用拖动装置实现对于电机的零位的测量，提高电机性能，简化测试操作并节约成本。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。