专利名称：永磁同步电机转子失磁检测方法
技术领域：
本发明涉及电动汽车动力总成技术领域,特别涉及电动汽车永磁同步电机技术领域，具体是指一种永磁同步电机转子失磁检测方法。
背景技术：
近年来，随着全球范围内汽车保有量的迅速增加，带来的资源与环境问题日益突出。电动汽车因有清洁、无污染、效率高及能源多样化等优点，作为替代燃油汽车的绿色交通工具，具有广阔的发展前景，各国都加紧实施电动汽车的研发工作。随着电动汽车的不断发展，其安全问题变得更加突出。电动汽车过温、过电流以及震动会导致的电动汽车永磁同步电机转子失磁的问题，电机失磁会严重影响电动汽车的行驶安全。因此很有必要对电动汽车永磁同步电机转子进行常规的失磁检测。目前，国内各大企业与科研院所提出的失磁检测方法多为将电机转子拆卸下来，用仪表对转子磁钢进行检测。或者将电机提高到一定转速，突然断电，利用示波器观察记录反电动势的波形和频率，将频率换算为转速，在与试验数据对比的方式来确定是否失磁。此方法较为繁琐，同时可靠性有待提高。

发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种在不增加任何设备的情况下，基于对永磁同步电动机测试的基础，实现车用电机失磁的快速检测，提高电动汽车永磁同步电机的检测速度，且实现方式简便，实现成本低廉，应用范围较为广泛的永磁同步电机转子失磁检测方法。为了实现上述的目的，本发明的永磁同步电机转子失磁检测方法包括以下步骤(I)将永磁同步电机与测功机同轴相连，上位机通过总线连接电机控制器和所述的测功机；(2)利用所述的上位机给定转速，根据所述的转速通过所述的电机控制器控制电机运行至稳定状态；(3)不断增加电流值，观察测功机测得的转矩是否相应增加，若是，则确定永磁同步电机转子未失磁，若否，则进入步骤(4)；(4)将电机停转，移除测功机；(5)利用所述的上位机给定转速，根据所述的转速通过所述的电机控制器控制电机空载运行至稳定状态；(6)不断减小电流值，观察测功机测得的电机各相电压；(7)判断所述的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否大于预设值，若是，则确定永磁同步电机转子失磁，若否，则确定永磁同步电机转子未失磁。该永磁同步电机转子失磁检测方法中，所述的不断增加电流值，观察测功机测得的转矩是否相应增加，具体为利用所述的上位机设定多个测试点，根据各测试点不断地逐个增加电流值，并将测功机测得的转矩与参考数据对比，判断转矩是否有相应的增加。该永磁同步电机转子失磁检测方法中，所述的利用所述的上位机给定转速为2500
转/分。该永磁同步电机转子失磁检测方法中，所述的判断所述的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否大于预设值中，所述的预设值为电机空载反电动势标定数据的10%。该永磁同步电机转子失磁检测方法中，所述的上位机包括输入输出单元、界面生成单元和控制单元，所述的界面生成单元分别连接所述的输入输出单元和控制单元，所述的控制单元还连接所述的电机控制器和测功机，所述的利用所述的上位机给定转速，具体为所述的界面生成单元通过所述的输入输出单元显示设定界面，用户利用所述的输入输 出单元在所述的设定界面上给定转速。该永磁同步电机转子失磁检测方法中，所述的观察测功机测得的转矩是否相应增力口，具体为所述的界面生成单元通过所述的输入输出单元显示测功机测得的转矩与参考数据对比界面，用户通过观察该转矩与参考数据对比界面判断转矩是否相应增加。该永磁同步电机转子失磁检测方法中，所述的观察测功机测得的电机各相电压，具体为所述的界面生成单元通过所述的输入输出单元显示测功机测得的电机各相电压。该永磁同步电机转子失磁检测方法中，所述的判断所述的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否大于预设值，具体为所述的界面生成单元通过所述的输入输出单元显示电机各相电压与电机空载反电动势标定数据对比界面，并在电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否大于预设值的情况下，在所述的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据对比界面中显示永磁同步电机转子失磁提示信息。采用了该发明的永磁同步电机转子失磁检测方法，利用上位机给定转速，控制电机运行至稳定状态后，不断增加电流值，观察测功机测得的转矩是否相应增加，初步判断永磁同步电机转子是否失磁，在可能失磁的情况下，控制电机空载运行至稳定状态后，不断减小电流值，观察测功机测得的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否过大，确定永磁同步电机是否转子失磁。从而能够在不增加任何设备的情况下，基于对永磁同步电动机测试的基础，实现车用电机失磁的快速检测，大幅提高电动汽车永磁同步电机的检测速度，且本发明的永磁同步电机转子失磁检测方法的实现方式简便，实现成本低廉，应用范围也较为广泛。


图I为本发明的永磁同步电机转子失磁检测方法所使用的检测系统的结构示意图。图2为本发明的永磁同步电机转子失磁检测方法的步骤流程图。图3为本发明的永磁同步电机转子失磁检测方法中上位机监控转速、转矩操作界面示意图。图4为本发明的永磁同步电机转子失磁检测方法中检测被测电机各相电压的上位机监控显示界面示意图。
图5为本发明的永磁同步电机转子失磁检测方法中给定被测电机电流的上位机监控显示界面示意图。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。请参阅图I所示，为本发明的永磁同步电机转子失磁检测方法所使用的检测系统的结构示意图。在一种实施方式中，该永磁同步电机转子失磁检测方法，如图2所示，包括以下步骤(I)将永磁同步电机与测功机同轴相连，上位机通过总线连接电机控制器和所述的测功机； (2)利用所述的上位机给定转速，根据所述的转速通过所述的电机控制器控制电机运行至稳定状态；(3)不断增加电流值，观察测功机测得的转矩是否相应增加，若是，则确定永磁同步电机转子未失磁，若否，则进入步骤(4)；( 4 )将电机停转，移除测功机；(5)利用所述的上位机给定转速，根据所述的转速通过所述的电机控制器控制电机空载运行至稳定状态；(6)不断减小电流值，观察测功机测得的电机各相电压；(7)判断所述的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否大于预设值，若是，则确定永磁同步电机转子失磁，若否，则确定永磁同步电机转子未失磁。在一种优选的实施方式中，步骤(2)中所述的利用所述的上位机给定转速为2500转/分。步骤(3)中所述的不断增加电流值，观察测功机测得的转矩是否相应增加，具体为利用所述的上位机设定多个测试点，根据各测试点不断地逐个增加电流值，并将测功机测得的转矩与参考数据对比，判断转矩是否有相应的增加。步骤(7)中所述的判断所述的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否大于预设值中，所述的预设值为电机空载反电动势标定数据的10%。在进一步优选的实施方式中，所述的上位机包括输入输出单元、界面生成单元和控制单元，所述的界面生成单元分别连接所述的输入输出单元和控制单元，所述的控制单元还连接所述的电机控制器和测功机，步骤(2)和(5)中所述的利用所述的上位机给定转速，具体为所述的界面生成单元通过所述的输入输出单元显示设定界面，用户利用所述的输入输出单元在所述的设定界面上给定转速。在更优选的实施方式中，步骤(3)中所述的观察测功机测得的转矩是否相应增加，具体为所述的界面生成单元通过所述的输入输出单元显示测功机测得的转矩与参考数据对比界面，用户通过观察该转矩与参考数据对比界面判断转矩是否相应增加。步骤(6)中所述的观察测功机测得的电机各相电压，具体为所述的界面生成单元通过所述的输入输出单元显示测功机测得的电机各相电压。步骤(7)中所述的判断所述的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否大于预设值，具体为所述的界面生成单元通过所述的输入输出单元显示电机各相电压与电机空载反电动势标定数据对比界面，并在电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否大于预设值的情况下，在所述的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据对比界面中显示永磁同步电机转子失磁提示信息。在实际应用中，为了满足电动汽车的要求，提高整车安全性能，本发明的电动汽车永磁同步电机转子失磁检测方法所利用的检测系统，如图I所示，包含测功机I、上位机控制软件2、电机控制器3。测功机I可以检测被被测电机的功率、转速、转矩等数据并将采集到的数据通过can总线传给上位机。 上位机控制软件2包括三个界面，可以解析并显示测功机与电机控制器传出的数据。同时也可以给电机控制器3发出电流信号和转速信号等控制信号。不同版本的控制器可以控制不同型号的电机，并与上位机进行通信。—般的电机生产研发机构都拥有以上的这种检测系统，首先将被测电机与测功机同轴相连，然后利用中科深江电动车辆有限公司自主研发的上位机监控软件对电机控制器发送电流信号和转速信号使电机转动起来。同时测功机会将该电机的转矩信号传给上位机显示。本发明的检测方法共分两步完成。第一步，上位机发送转速信号和电流信号，如附图5中用方框标出位置输入，待电机运行稳定后，在几个试验点(相同转速下输入电流不同的试验点)上分别观测输出转矩，如附图3中方框标出位置观察。如2500转/分时，分别通过上位机给电机不同的电流并且电流逐渐加大。看测功机传给上位机的输出转矩是否跟着增加。可以在不同转速下多测几次，操作与转速在2500转/分时相同。如果转矩没有增加需要进行下一步操作进行判断。第二步，如果转矩没有增加，那么拆除测功机，让电机空载运行到某一转速，然后对上位机进行操作将电流减少到很小的程度。此时记录三相电压，如附图4中划线标出位置观察，该电压约等于反电动势。将记录的三相电压与之前在该转速下的空载试验测得反电动势数据标定相比较，如果相差较大(10%左右的差值)则说明该永磁同步电机已经失磁。应该对该磁钢进行充磁处理。在具体实施方式
中，以中科深江电动车辆有限公司研发的25KW永磁同步电动机为例。该电机转子磁钢为NdFeB，该磁钢已经失磁。该电机在失磁以前已经进行过多次各项试验并采集到了该电机在不同转速下的转矩输出数据和空载情况下的不同转速下的各项电压数据。本发明应用的场所为电机检测实验室，将被测的25KW永磁同步电动机与测功机同轴相连，将上位机通过CAN总线与电机控制器连接。测功机与上位机通过CAN总线相连。连接完毕，给定320V电压。首先，上位机给定转速，等待电机稳定运行。然后，不断增加电流值。若由测功机反馈给上位机的转矩却没有相应的增加(此时可以根据以往的试验数据进行比对)，那么可以怀疑是磁钢失磁。然后，将电机停转，移除测功机。在利用上位机在给定转速空载运行，到达某一转速后，将上位机的给定电流不断减小到某一程度。通过上位机观察看某一项的电压，记录此电压，将此电压与以往的试验数据进行比对。可以检测出该电机是否失磁。采用了该发明的永磁同步电机转子失磁检测方法，利用上位机给定转速，控制电机运行至稳定状态后，不断增加电流值，观察测功机测得的转矩是否相应增加，初步判断永磁同步电机转子是否失磁，在可能失磁的情况下，控制电机空载运行至稳定状态后，不断减小电流值，观察测功机测得的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否过大，确定永磁同步电机是否转子失磁。从而能够在不增加任何设备的情况下，基于对永磁同步电动机测试的基础，实现车用电机失磁的快速检测，大幅提高电动汽车永磁同步电机的检测速度，且本发明的永磁同步电机转子失磁检测方法的实现方式简便，实现成本低廉，应用范围也较为广泛。在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是 ，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
权利要求
1.一种永磁同步电机转子失磁检测方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤 (1)将永磁同步电机与测功机同轴相连，上位机通过总线连接电机控制器和所述的测功机； (2)利用所述的上位机给定转速，根据所述的转速通过所述的电机控制器控制电机运行至稳定状态； (3)不断增加电流值，观察测功机测得的转矩是否相应增加，若是，则确定永磁同步电机转子未失磁，若否，则进入步骤(4)； (4)将电机停转，移除测功机； (5)利用所述的上位机给定转速，根据所述的转速通过所述的电机控制器控制电机空载运行至稳定状态； (6)不断减小电流值，观察测功机测得的电机各相电压； (7)判断所述的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否大于预设值，若是，则确定永磁同步电机转子失磁，若否，则确定永磁同步电机转子未失磁。
2.根据权利要求I所述的永磁同步电机转子失磁检测方法，其特征在于，所述的不断增加电流值，观察测功机测得的转矩是否相应增加，具体为 利用所述的上位机设定多个测试点，根据各测试点不断地逐个增加电流值，并将测功机测得的转矩与参考数据对比，判断转矩是否有相应的增加。
3.根据权利要求I所述的永磁同步电机转子失磁检测方法，其特征在于，所述的利用所述的上位机给定转速为2500转/分。
4.根据权利要求I所述的永磁同步电机转子失磁检测方法，其特征在于，所述的判断所述的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否大于预设值中，所述的预设值为电机空载反电动势标定数据的10%。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的永磁同步电机转子失磁检测方法，其特征在于，所述的上位机包括输入输出单元、界面生成单元和控制单元，所述的界面生成单元分别连接所述的输入输出单元和控制单元，所述的控制单元还连接所述的电机控制器和测功机，所述的利用所述的上位机给定转速，具体为 所述的界面生成单元通过所述的输入输出单元显示设定界面，用户利用所述的输入输出单元在所述的设定界面上给定转速。
6.根据权利要求5所述的永磁同步电机转子失磁检测方法，其特征在于，所述的观察测功机测得的转矩是否相应增加，具体为 所述的界面生成单元通过所述的输入输出单元显示测功机测得的转矩与参考数据对比界面，用户通过观察该转矩与参考数据对比界面判断转矩是否相应增加。
7.根据权利要求5所述的永磁同步电机转子失磁检测方法，其特征在于，所述的观察测功机测得的电机各相电压，具体为 所述的界面生成单元通过所述的输入输出单元显示测功机测得的电机各相电压。
8.根据权利要求7所述的永磁同步电机转子失磁检测方法，其特征在于，所述的判断所述的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否大于预设值，具体为 所述的界面生成单元通过所述的输入输出单元显示电机各相电压与电机空载反电动势标定数据对比界面，并在电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否大于预设 值的情况下，在所述的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据对比界面中显示永磁同步电机转子失磁提示信息。
全文摘要
本发明涉及一种永磁同步电机转子失磁检测方法，属于电动汽车动力总成技术领域。该方法利用上位机给定转速，控制电机运行至稳定状态后，不断增加电流值，观察测功机测得的转矩是否相应增加，初步判断永磁同步电机转子是否失磁，在可能失磁的情况下，控制电机空载运行至稳定状态后，不断减小电流值，观察测功机测得的电机各相电压与电机空载反电动势标定数据之间的差是否过大，确定永磁同步电机是否转子失磁。从而能够在不增加任何设备的情况下，基于对永磁同步电动机测试的基础，实现车用电机失磁的快速检测，大幅提高电动汽车永磁同步电机的检测速度，且本发明的永磁同步电机转子失磁检测方法的实现方式简便，实现成本低廉，应用范围也较为广泛。
文档编号G01R31/34GK102944857SQ20121048296
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者高翔, 刘经宇, 罗建, 顾凌云 申请人:上海中科深江电动车辆有限公司