一种驱动电机自加热方法和进水维修方法

摘要

本发明公开了一种驱动电机自加热方法和进水维修方法，其中自加热方法由驱动电机控制器执行，包括：接收温度设定值和驱动电机的实际温度值；计算温度设定值与实际温度值的差值，并根据差值得到电流指令；根据所述电流指令和驱动电机的电流反馈得到交直轴电压给定信号；利用交直轴电压给定信号和从转子位置模拟器得到的转子位置信号经坐标变换得到驱动电压信号，所述驱动电压信号经脉宽调制处理后输送给逆变器产生三相交流电，驱动所述驱动电机运转，同时所述三相交流电经过所述驱动电机的定子绕组时发热，调节驱动电机的温度。上述方案无需硬件投资而仅修改电机控制算法就可以实现电机进水检修，成本低，安全可控，且去水效率高和效果好。

权利要求

1.一种驱动电机自加热方法，所述自加热方法由驱动电机控制器执行，其特征在于，所述自加热方法包括：

接收温度设定值和驱动电机的实际温度值，计算所述温度设定值与所述实际温度值的差值，并根据所述差值得到电流指令；

根据所述电流指令和驱动电机的电流反馈得到交直轴电压给定信号；

利用所述交直轴电压给定信号和从转子位置模拟器得到的转子位置信号经坐标变换得到驱动电压信号，所述驱动电压信号经脉宽调制处理后输送给逆变器产生三相交流电，使得所述驱动电机运转，同时所述三相交流电经过所述驱动电机的定子绕组时发热，调节驱动电机的温度；

所述电流反馈是根据所述三相交流电和所述转子位置信号经坐标变换后得到的；

所述从转子位置模拟器得到的转子位置信号具体包括：设置输入所述驱动电机的电流的频率为0‑5赫兹中的任一值，根据所述频率利用所述转子位置模拟器得到转子位置信号；

所述根据所述差值得到电流指令包括：利用PI调节器对所述差值进行运算得到所述电流指令。

2.根据权利要求1所述的自加热方法，其特征在于，所述频率为0‑2赫兹中的任一值。

3.根据权利要求1所述的自加热方法，其特征在于，所述使得所述驱动电机运转具体包括：将电流在没有负载的情况下逐渐升到大于电流额定值的预设极限值，到达预设极限值后维持不变到所述定子绕组的温度到预设温度，维持不变期间电流的电角度从0‑360度缓慢变化，驱动所述驱动电机转子往复旋转。

4.根据权利要求1所述的自加热方法，其特征在于，所述驱动电机为永磁同步电机，所述定子绕组的温度设定值为100‑130摄氏度。

5.一种新能源汽车的驱动电机进水维修方法，其特征在于，所述维修方法包括：接收通过CAN协议发送的加热功能信息，解析并判断所述加热功能信息中是否包括主动加热功能开启请求；

若是，则进一步判断所述驱动电机的转速是否小于10rpm，且所述新能源汽车的档位是否为前进挡以及驱动电机与电池的连接是否正常；

若是，则执行权利要求1‑4任一项所述的自加热方法。

6.根据权利要求5所述的维修方法，其特征在于，所述维修方法还包括：判断是否接收到刹车指令和/或故障信号，若没有接收到则继续执行所述自加热方法，若接收到则中止执行自加热。

7.根据权利要求5或6所述的维修方法，其特征在于，所述维修方法还包括：当检测到所述驱动电机壳体的绝缘阻值达到预设值范围后，接受通过CAN协议发送的主动加热功能终止请求，终止执行自加热。

说明书

一种驱动电机自加热方法和进水维修方法

技术领域

[0001] 本发明属于电机维修技术领域，特别涉及一种驱动电机自加热方法和进水维修方法。

背景技术

[0002] 永磁同步电机(PMSM)因其具有高转矩惯性比、高功率因数、高效率、体积小和运行可靠等优点，在电动汽车方面得到了广泛应用，当永磁同步电机应用在电动公交车或者电
动大巴上时，电机本体会被安置在车辆后端，轴端裸露在外部，且与地面距离较近，由于我
国南方气候湿热多雨，电动汽车会长期运行在有积水的路况，此时车辆行驶激起的水滴会
飞溅电机轴端，在轴端因长期转动出现缝隙时，水滴会进入电机内部，从而引起电机三相端
与电机壳体绝缘阻值偏低，导致整体车辆报绝缘故障，车辆将无法行驶，同时绝缘阻值偏低
也可能出现短路故障，对车内人员安全造成伤害。

[0003] 当电机出现进水问题时，目前的处理方式是将电机进行拆卸，返回生产厂家在恒温箱中加热到一定高温进行烘干，水分通过排气孔排出，从而达到消除高压绝缘故障的目
的，现有处理方式耗费大量人力物力，包含运输成本，同时造成客户出现停运的损失；现有
处理方式需要拆卸电机，拆卸以及安装过程中可能会对电机系统造成不可修复的损伤。

发明内容

[0004] 针对上述问题，本发明公开了一种驱动电机自加热方法和进水维修方法，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0006] 本发明一方面提供了一种驱动电机自加热方法，所述自加热方法由驱动电机控制器执行，所述自加热方法包括：

[0007] 接收温度设定值和驱动电机的实际温度值，计算所述温度设定值与所述实际温度值的差值，并根据所述差值得到电流指令；

[0008] 根据所述电流指令和驱动电机的电流反馈得到交直轴电压给定信号；

[0009] 利用所述交直轴电压给定信号和从转子位置模拟器得到的转子位置信号经坐标变换得到驱动电压信号，所述驱动电压信号经脉宽调制处理后输送给逆变器产生三相交流
电，使得所述驱动电机运转，同时所述三相交流电经过所述驱动电机的定子绕组时发热，调
节驱动电机的温度。

[0010] 可选的，所述电流反馈是根据所述三相交流电和所述转子位置信号经坐标变换后得到的。

[0011] 可选的，所述从转子位置模拟器得到的转子位置信号具体包括：

[0012] 设置输入所述驱动电机的电流的频率为0‑5赫兹中的任一值，根据所述频率利用所述转子位置模拟器得到转子位置信号。

[0013] 可选的，所述频率为0‑2赫兹中的任一值。

[0014] 可选的，所述使得所述驱动电机运转具体包括：将电流在没有负载的情况下逐渐升到大于电流额定值的预设极限值，到达预设极限值后维持不变到所述定子绕组的温度到
预设温度，维持不变期间电流的电角度从0‑360度缓慢变化，驱动所述驱动电机转子往复旋
转。

[0015] 可选的，所述根据所述差值得到电流指令包括：利用PI调节器对所述差值进行运算得到所述电流指令。

[0016] 可选的，所述驱动电机为永磁同步电机，所述定子绕组的温度设定值为100‑130摄氏度。

[0017] 本发明另一方面提供了一种新能源汽车的驱动电机进水维修方法，所述维修方法包括：

[0018] 接收通过CAN协议发送的加热功能信息，解析并判断所述加热功能信息中是否包括主动加热功能开启请求；

[0019] 若是，则进一步判断所述驱动电机的转速是否小于10rpm，且所述新能源汽车的档位是否为前进挡以及驱动电机与电池的连接是否正常；

[0020] 若是，则执行上述任一项所述的自加热方法。

[0021] 可选的，所述维修方法还包括：

[0022] 判断是否接收到刹车指令和/或故障信号，若没有接收到则继续执行所述自加热方法，若接收到则中止执行。

[0023] 可选的，所述维修方法还包括：

[0024] 当检测到所述驱动电机壳体的绝缘阻值达到预设值范围后，接受通过CAN协议发送的主动加热功能终止请求，终止执行自加热。

[0025] 本发明的优点及有益效果是：

[0026] 无需硬件投资，修改电机控制算法，简单易行；

[0027] 通入低频交流电流(小于5Hz,优选小于2Hz，更优选小于1Hz)，消除了不平衡定子电感的影响；

[0028] 该方式采用定子绕组加热，更为均匀；

[0029] 加热温度可控，加热后效果明显；

[0030] 加热过程中，实时安全监控，确保工作安全。

附图说明

[0031] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明
的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

[0032] 图1为本发明的一个实施例中的驱动电机自加热方法的流程示意图；

[0033] 图2为本发明的一个实施例中驱动电机实现自加热的控制逻辑框图；

[0034] 图3为本发明的一个实施例中驱动电机中转子位置随时间变化的轨迹示意图；

[0035] 图4为本发明的一个实施例中驱动电机中电流加载幅值随时间变化的示意图；

[0036] 图5为本发明的一个实施例中驱动电机进水维修时的控制逻辑框图。

具体实施方式

[0037] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一
部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做
出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0038] 应当理解，术语“包括/包含”、“由……组成”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要
时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固
有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，
并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

[0039] 以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。

[0040] 参考图1示出的驱动电机自加热方法的流程示意图，并结合图2示出的驱动电机实现自加热的控制逻辑框图，所述自加热方法包括：

[0041] S110，利用驱动电机的控制器，接收温度设定值和驱动电机的实际温度值，温度设定值是根据加热驱动电机使得进入电机的水分蒸发预先确定的，优选的范围为100‑130摄
氏度，而驱动电机的实际温度是根据设置在驱动电机壳体内的温度传感器检测得到的。在
获得上述两个温度值后，计算所述温度设定值与所述实际温度值的差值，并根据所述差值
确定出对所述驱动电机进行驱动和加热所需的电流指令。

[0042] 优选的，在实践中可利用PI调节器对上述温度的差值进行运算得到上述的电流指令。PI分别是比例、积分的缩写，主要起到比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一
旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减
少误差；另外还可以起到积分调节作用，使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积
分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。

[0043] S120，根据所述电流指令和驱动电机的电流反馈得到交直轴电压给定信号。具体的，利用电流闭环调节器接收上述的电流指令和电流反馈信号，通过运算处理后得到分别
在直轴和交轴上的电压分量。

[0044] 其中，所述电流反馈是根据逆变器以及驱动电机中的三相交流电结合所述转子位置信号经坐标变换后得到的。

[0045] S130，利用所述交直轴电压给定信号和从转子位置模拟器得到的转子位置信号经坐标变换得到驱动电压信号，所述驱动电压信号经脉宽调制处理后输送给逆变器产生三相
交流电，使得所述驱动电机运转，同时所述三相交流电经过所述驱动电机的定子绕组时发
热，加热驱动电机，提升该驱动电机的温度。

[0046] 需要指出的是，为了减少驱动电机旋转的损失，将能量主要用于驱动电机的加热中，该实施例还对电流的频率进行了设定，采用了频率非常低的电流频率，比如采用小于等
于5Hz的频率，优选采用小于等于2Hz的频率，更优选是采用了小于等于1Hz的电流频率，然
后将该设定频率输入到转子位置模拟器中，利用该转子位置模拟器产生的转子位置进行坐
标变换，这样做的结果是：电机转子旋转角度的范围小，可以实现在一个小的范围内缓慢摆
动，同时通过定子绕组的三相交流电比较均匀，加热均匀，从而获得较好的技术效果。

[0047] 综上，结合图2可知，通过频率设定来设置转子位置变化步长，用于矢量控制坐标变换角度，根据实时采集的电机温度，与温度设定值输入到温度闭环调节器，可以得到需要
输出的电流指令，经过电流闭环控制，调节电机绕组中的电流大小，从而调节电机温度。

[0048] 并且，考虑到车辆的传动系统的速比以及低频电流会造成驱动电机转子小范围移动的问题，在利用小频率电流后实现对转子位置模拟器的输出的转子位置进行限制，保证
转子位置在一定范围内反复移动，转子位置变化曲线如下图3所示.

[0049] 在一个实施例中，电流加载开始阶段，由于电流比较小，无法产生可以让转子位置发生变化的扭矩，因此在开始阶段，先使用实际的转子位置加载产生0Nm扭矩的电流，缓慢
增大到电流限制值，然后再通过模拟转子位置按照比如1Hz频率缓慢变化，变化范围为电角
度0‑360°，这时产生的扭矩可以让整车随着图3所示的转子位置变化进行前后移动，当温度
达到设定值时，再通过调整电流指令的大小，使得驱动电机定子绕组温度达到平衡值，上述
的电流的加载过程如下图4所示。

[0050] 在一个实施例中，结合图5示出的驱动电机进水维修时的控制逻辑框图，本发明实施例还公开了一种新能源汽车的驱动电机进水维修方法，由维修人员利用专用工具在车辆
停车后进行的，所述维修方法由新能源车辆的控制器执行，具体包括：

[0051] 接收通过CAN协议发送的加热功能信息，对该加热功能信息进行解析，并判断其中是否包括主动加热功能开启请求。

[0052] 若其中包括了主动加热功能开启请求，则进一步判断所述驱动电机的转速是否小于10rpm或类似数值的一个小的转速，甚至是处于基本不转动状态，还可以对所述新能源汽
车的档位是否为前进挡以及驱动电机与电池的高压连接是否正常进行判断，从而后续实现
车辆的前后移动。

[0053] 若判断的结果为是，则执行上述任一项所述的自加热方法；若上述任一判断的结果为否，则关闭主动加热功能。

[0054] 在一个优选的实施例中，所述维修方法还包括：判断是否接收到刹车指令和/或故障信号，若没有接收到则继续执行所述自加热方法，若接收到则中止执行，该步骤是为了安
全启动车辆进行的设计，若存在刹车指令，或者其他的故障信号，则停止上述的加热操作。

[0055] 在一个实施例中，所述维修方法还包括：在加热一段时间之后，持续检测所述驱动电机壳体的绝缘阻值，最初由于进水，该绝缘阻值较小，当所述绝缘阻值达到正常的预设值
范围后，表明驱动电机内的水分被蒸发，然后可通过控制器接收通过CAN协议发送主动加热
功能终止请求，从而完成维修的任务。

[0056] 最后，以一个具体实例为例对上述方案做进一步说明。实测一台8.5m公交车，搭载峰值扭矩1500Nm，极对数为6对极的永磁同步电机，主减速比为6.17，因电机进水问题出现
绝缘低的问题，通过上述低频电流自加热法实现定子的自加热，驱动电机转子在60°机械角
度范围内缓慢转动，轮胎在不到10°机械角度范围内缓慢移动。

[0057] 通过上述方法在实车上进行测试，在定子绕组自加热之前，三相接线端对电机壳体阻值为0.5MΩ，经过加热烘干之后，绝缘阻值变为5.1MΩ。可以看出，上述自加热方案可
以有效的提高驱动电机绝缘阻值，提高整车的安全可靠性。

[0058] 以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围
内。