技术领域
[0001] 本
发明涉及
汽车领域，包括一种电机检测方法、装置及系统。
背景技术
[0002] 由于
能源短缺和环境污染，新一代的清洁节能型汽车成为汽车工业发展必然趋势。因此，随着各混合动
力及纯电动汽车的研发投入，电机在汽车上得到了广泛的应用。其中，由于具有结构简单，运行可靠，体积小，
质量轻并且形状和尺寸可灵活多变等显著优点，永磁同步电机成为搭载混合动力汽车及纯电动汽车的首选电机。
[0003] 永磁同步电机在出厂时需要进行出厂检测，而电机的负载特性是电机出厂时的一项重要检测项目，主要用于判断电机能否达到额定转矩和峰值转矩，从而判断永磁同步电机是否存在绕组绕线
缺陷，是否存在磁
钢退磁缺陷和
转子安装缺陷。
[0004] 然而，测试电机负载特性的方法为给电机外加一个恒负载。不管是机械的还是
电子的，都要把电机和负载进行祸合联结，这是十分耗时的，除此之外，由于外加负载的限制，测试速度和
扭矩都不可能很大，从而决定了此方法不能用于微小和大型电机测试，更难实现大批电机的出厂检测。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明旨在提出一种电机检测方法、装置及系统，以解决
现有技术的测试电机负载特性的方法中，需要把电机和负载进行祸合联结，耗时且适用性不强的问题。
[0006] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0007] 一种电机检测方法，应用于负载特性检测系统，所述系统包括电机
控制器、永磁同步电机和PC上位机，所述方法包括：所述电机控制器接收到所述PC上位机发送电机开启指令后的预设时间间隔后，接收所述PC上位机发送的电机关闭指令；所述电机控制器根据所述电机开启指令或关闭指令控制所述永磁同步电机的启动与停止；所述电机控制器在所述永磁同步电机的启动与停止的转换过程中，获取所述永磁同步电机的转速，并发送至所述PC上位机，以使所述PC上位机根据所述永磁同步电机的转速，以及转子
转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。
[0008] 进一步地，所述电机开启指令包括目标扭矩信息。
[0009] 进一步地，所述电机控制器根据所述电机开启指令或关闭指令控制所述永磁同步电机的启动与停止的步骤，包括：所述电机控制器接收到所述目标扭矩信息，则控制所述永磁同步电机根据所述目标扭矩执行
加速启动；所述电机控制器接收到所述电机关闭指令，则控制所述永磁同步电机开始自由减速。
[0010] 进一步地，所述电机控制器在所述永磁同步电机的启动与停止的转换过程中，获取所述永磁同步电机的转速，并发送至所述PC上位机的步骤，包括：所述电机控制器在所述永磁同步电机按照目标扭矩执行加速启动，与自由减速的转换过程中，按照预设
采样率采集所述永磁同步电机内部旋转
变压器反馈
信号；所述电机控制器解码所述反馈信号，获取所述永磁同步电机的转速，并发送至所述PC上位机，以使所述PC上位机根据所述永磁同步电机的转速，以及转子转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。
[0011] 相对于现有技术，本发明所述的电机检测方法具有以下优势：电机控制器接收到PC上位机发送电机开启指令后的预设时间间隔后，接收所述PC上位机发送的电机关闭指令；电机控制器根据所述电机开启指令或关闭指令控制所述永磁同步电机的启动与停止；电机控制器在所述永磁同步电机的启动后达到预设目标转速时，再根据电机关闭指令控制电机自由减速，在这期间获取所述永磁同步电机的转速，并发送至所述PC上位机，以使所述PC上位机根据所述永磁同步电机的转速，以及转子转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。不需要在检测电机负载特性时外加负载，而导致的耗时且不能适用于微小和大型电机测试的问题。
[0012] 本发明的另一目的在于提出一种电机检测装置，包括：应用于负载特性检测系统，所述系统包括电机控制器、永磁同步电机和PC上位机，所述装置包括：指令发送模
块，用于所述电机控制器接收到所述PC上位机发送电机开启指令后的预设时间间隔后，接收所述PC上位机发送的电机关闭指令；电机控
制模块，用于所述电机控制器根据所述电机开启指令或关闭指令控制所述永磁同步电机的启动与停止；转速获取模块，用于所述电机控制器在所述永磁同步电机的启动与停止的转换过程中，获取所述永磁同步电机的转速，并发送至所述PC上位机，以使所述PC上位机根据所述永磁同步电机的转速，以及转子转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。
[0013] 进一步地，所述电机开启指令包括目标扭矩信息。
[0014] 进一步地，所述电机
控制模块，包括：加速子模块，用于所述电机控制器接收到所述目标扭矩信息，则控制所述永磁同步电机根据所述目标扭矩执行加速启动；减速子模块，用于所述电机控制器接收到所述电机关闭指令，则控制所述永磁同步电机开始自由减速。
[0015] 进一步地，所述转速获取模块，包括：采样子模块，用于所述电机控制器在所述永磁同步电机按照目标扭矩执行加速启动，与自由减速的转换过程中，按照预设采样率采集所述永磁同步电机内部
旋转变压器反馈信号；转速获取子模块，用于所述电机控制器解码所述反馈信号，获取所述永磁同步电机的转速，并发送至所述PC上位机，以使所述PC上位机根据所述永磁同步电机的转速，以及转子转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。
[0016] 本发明的再一目的在于提出一种电机检测系统，包括：电机控制器，分别与永磁同步电机和PC上位机连接，用于控制永磁同步电机根据电机开启指令中的目标扭矩加速启动，或根据电机关闭指令自由减速，并在加速与自由减速之间获取所述永磁同步电机的转速，发送至所述PC上位机。永磁同步电机，与所述电机控制器连接，用于接收电机控制器的指令并输出相应转矩或转速；PC上位机，与所述电机控制器连接，用于发送电机开启指令或关闭指令至所述电机控制器，并从所述电机控制器获取所述永磁同步电机的转速，以根据所述永磁同步电机的转速，以及转子转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。
附图说明
[0017] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性
实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0018] 图1为本发明实施例所述的一种电机检测方法的步骤
流程图；
[0019] 图2为本发明实施例所述的一种电机检测方法的步骤流程图；
[0020] 图3本发明实施例所述的PC上位机界面示意图；
[0021] 图4本发明实施例所述的测试程序示意图；
[0022] 图5本发明实施例所述的测试结果界面示意图；
[0023] 图6为本发明的一种电机检测装置的功能模块逻辑示意图；
[0024] 图7为本发明的一种电机检测装置的功能模块逻辑示意图；
[0025] 图8为本发明的一种电机检测系统的功能模块逻辑示意图。
具体实施方式
[0026] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0027] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0029] 实施例一
[0030] 参照图1，为本发明实施例所述的一种电机检测方法的步骤流程图，应用于负载特性检测系统，所述系统包括电机控制器、永磁同步电机和PC上位机，具体可以包括如下步骤：
[0031] 步骤101，所述电机控制器接收到所述PC上位机发送电机开启指令后的预设时间间隔后，接收所述PC上位机发送的电机关闭指令。
[0032] 本发明实施例中，PC上位机为提前写入测试程序的计算机，其中，提前输入的测试程序中保存有预设的目标扭矩，包含在开启指令中，除此之外，测试程序中还包括预设的时间间隔，控制在发出电机开启指令后的预设时间间隔后，继续发出电机关闭指令。
[0033] 例如，预设时间间隔为1分钟，当PC上位机发送包含目标扭矩的开启指令一分钟后，会继续发送电机关闭指令。
[0034] 步骤102，所述电机控制器根据所述电机开启指令或关闭指令控制所述永磁同步电机的启动与停止。
[0035] 本发明实施例中，当电机控制器接收到PC上位机发送的电机开启或关闭指令后，根据开启指令控制电机启动，并达到目标扭矩，当接收到电机关闭指令后，控制电机关闭。
[0036] 步骤103，所述电机控制器在所述永磁同步电机的启动与停止的转换过程中，获取所述永磁同步电机的转速，并发送至所述PC上位机，以使所述PC上位机根据所述永磁同步电机的转速，以及转子转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。
[0037] 本发明实施例中，具体实现中，当在PC上位机发送目标扭矩命令给电机控制器，电机控制器控制永磁同步电机加速启动，等待时间t后，PC上位机发送待机命令给电机控制器，永磁同步电机开始自由减速，整个过程中，电机控制器以特定的采样率采集永磁同步电机内部旋转变压器反馈信号并解码计算出永磁同步电机转速后通过CAN总线反馈给PC上位机，PC上位机通过永磁同步电机转速和转子转动惯量计算出永磁同步电机启动时所产生的转矩。
[0038] 在本发明实施例中，电机控制器接收到PC上位机发送电机开启指令后的预设时间间隔后，接收所述PC上位机发送的电机关闭指令；电机控制器根据所述电机开启指令或关闭指令控制所述永磁同步电机的启动与停止；电机控制器在所述永磁同步电机的启动后达到预设目标转速时，再根据电机关闭指令控制电机自由减速，在这期间获取所述永磁同步电机的转速，并发送至所述PC上位机，以使所述PC上位机根据所述永磁同步电机的转速，以及转子转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。不需要在检测电机负载特性时外加负载，而导致的耗时且不能适用于微小和大型电机测试的问题，具有可以简单有效实现，且适用性强的有益效果。
[0039] 实施例二
[0040] 参照图2，为本发明实施例所述的一种电机检测方法的流程图，应用于负载特性检测系统，所述系统包括电机控制器、永磁同步电机和PC上位机，具体可以包括如下步骤：
[0041] 步骤201，所述电机控制器接收到所述PC上位机发送电机开启指令后的预设时间间隔后，接收所述PC上位机发送的电机关闭指令。
[0042] 优选地，所述电机开启指令包括目标扭矩信息。
[0043] 本发明实施例中，在电机开启指令中提前写入目标扭矩，控制电机启动后达到目标扭矩，再关闭电机，其中，目标扭矩是根据不同的发电机会设置不同的数值，并且预设时间间隔同样会根据不同发电机的性能由相关技术人员设定，本发明实施例对此不加以限制。
[0044] 步骤202，所述电机控制器接收到所述目标扭矩信息，则控制所述永磁同步电机根据所述目标扭矩执行加速启动。
[0045] 本发明实施例中，电机控制器在接收到PC上位机的指令后，根据指令控制永磁同步电机执行相应的操作。其中，电机控制器又叫逆变器，将
电池模拟器的直流
电压转换为永磁同步电机运行时所需的三相交流电。电机控制器通过Id和Iq控制可以使永磁同步电机输出不同的转矩，所以当电机控制器接收到电机开启指令，并根据指令中的目标扭矩控制电机加速启动，以及电机的输出达到该目标扭矩。
[0046] 步骤203，所述电机控制器接收到所述电机关闭指令，则控制所述永磁同步电机开始自由减速。
[0047] 本发明实施例中，当电机控制器接收到电机的关闭指令后，则控制电机由目标扭矩开启自由减速，直至电机完全停止转动。
[0048] 步骤204，所述电机控制器在所述永磁同步电机按照目标扭矩执行加速启动，与自由减速的转换过程中，按照预设采样率采集所述永磁同步电机内部旋转变压器反馈信号。
[0049] 本发明实施例中，在电机加速启动后，间隔预设时间，电机控制器接收到PC上位机的电机关闭指令，控制电机自由减速的过程中，电机控制器可以按照预设采样
频率采集永磁同步电机内的旋转变压器的信号，并且将解码后计算出的转速信号通过CAN总线传输给PC上位机，其中，预设
采样频率是根据不同电机由相关技术人员设定，本发明实施例对此不加以限制。
[0050] 步骤205，所述电机控制器解码所述反馈信号，获取所述永磁同步电机的转速，并发送至所述PC上位机，以使所述PC上位机根据所述永磁同步电机的转速，以及转子转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。
[0051] 本发明实施例中，如图3所示，为PC上位机中测试程序的显示界面，当打开电池模拟器给电机控制器供电，打开PC上位机，PC上位机为CANape
软件。将PC上位机与电机控制器建立通信后，电机控制器每10ms反馈电机转速给PC上位机，PC上位机每10ms根据电机转速计算出实际转矩。
[0052] 具体实现中，根据不同的电机特性，预设时间间隔t的计算方法如公式(1)所示：
[0053]
[0054] 公式(1)中，J为永磁同步电机的转动惯量，ω0为永磁同步电机拐点处机械
角速度，T为目标扭矩值。例如，电机控制器采样率为100Hz，即电机控制器每隔10ms采集一次永磁同步电机内部旋转变压器反馈信号并解码计算出永磁同步电机转速后反馈给PC上位机。PC上位机通过永磁同步电机转速和转子转动惯量计算永磁同步电机启动时所产生转矩，即电机加速启动时某一时刻的实际转矩为：
[0055] dT＝J·dβ (2)
[0056] 公式(2)中，dT为某一时刻永磁同步电机输出的实际转矩，dβ为某一时刻永磁同步电机的实际
角加速度。角加速度可表示为：
[0057]
[0058] 公式(3)中，dω为某一时刻永磁同步电机的实际角速度。角速度可表示为：
[0059]
[0060] 把公式(3)和公式(4)代入式(2)可得：
[0061]
[0062] 公式(5)可改写为：
[0063]
[0064] 公式(6)中，tk+1和tk分别为第k+1和第K个采样时刻， 为时刻tk+1和时刻tk之间永磁同步电机的平均输出转矩，nk+1和nk分别为采样时刻tk+1和tk时永磁同步电机的转速，△t＝tk+1-tk＝10ms，为采样间隔。
[0065] PC上位机中集成了公式(6)，可以实时根据电机控制器反馈的电机转速和永磁同步电机的转动惯量计算出相临采样时刻间电机输出的平均转矩。
[0066] 在实际应用中，公式(6)中的计算方法通过
计算机程序写入PC上位机中，如图4所示，点击图4中的execute script按钮，PC上位机程序执行相应的脚本，脚本中可以
修改目标扭矩T和加载时间t。对于同一规格电机，目标扭矩T和加载时间t为定值，因此检测较快，大批量检测时效率很高。之后，将在图3中的Graphic Recorder窗口中计算出电机启动时所产生的输出转矩。例如目标扭矩T＝76Nm，图5中可以看出电机升速过程中产生最大扭矩为torque_calculate＝76.5Nm，因此达到了目标扭矩值，可判断此电机达到了目标扭矩，负载特性满足设计要求。
[0067] 在本发明实施例中，电机控制器接收到PC上位机发送电机开启指令后的预设时间间隔后，接收所述PC上位机发送的电机关闭指令；电机控制器根据所述电机开启指令或关闭指令控制所述永磁同步电机的启动与停止；电机控制器在所述永磁同步电机的启动后达到预设目标转速时，再根据电机关闭指令控制电机自由减速，在这期间获取所述永磁同步电机的转速，并发送至所述PC上位机，以使所述PC上位机根据所述永磁同步电机的转速，以及转子转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。利用电机惯性负载，主要是利用电机自身转子的转动惯量，在电机加速阶段作为负载，从而实现负载特性测试，该方法不需要运用测功机进行加载负载，因此十分经济，并且省去了和测功机链接的时间，因此达到了测试快速，效率高的有益效果。
[0068] 实施例三
[0069] 参照图6，为本发明实施例所述的一种电机检测装置的功能模块逻辑示意图，应用于负载特性检测系统，所述系统包括电机控制器、永磁同步电机和PC上位机，所述装置包括：
[0070] 指令发送模块301，用于所述电机控制器接收到所述PC上位机发送电机开启指令后的预设时间间隔后，接收所述PC上位机发送的电机关闭指令；
[0071] 电机控制模块302，用于所述电机控制器根据所述电机开启指令或关闭指令控制所述永磁同步电机的启动与停止；
[0072] 转速获取模块303，用于所述电机控制器在所述永磁同步电机的启动与停止的转换过程中，获取所述永磁同步电机的转速，并发送至所述PC上位机，以使所述PC上位机根据所述永磁同步电机的转速，以及转子转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。
[0073] 在本发明实施例中，通过指令发送模块，在电机控制器接收到PC上位机发送电机开启指令后的预设时间间隔后，接收所述PC上位机发送的电机关闭指令；然后通过电机控制模块，电机控制器根据所述电机开启指令或关闭指令控制所述永磁同步电机的启动与停止；最后通过转速获取模块，利用电机控制器在所述永磁同步电机的启动后达到预设目标转速时，再根据电机关闭指令控制电机自由减速，在这期间获取所述永磁同步电机的转速，并发送至所述PC上位机，以使所述PC上位机根据所述永磁同步电机的转速，以及转子转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。不需要在检测电机负载特性时外加负载，而导致的耗时且不能适用于微小和大型电机测试的问题，具有可以简单有效实现，且适用性强的有益效果。
[0074] 实施例四
[0075] 参照图7，为本发明实施例所述的一种电机检测装置的功能模块逻辑示意图，应用于负载特性检测系统，所述系统包括电机控制器、永磁同步电机和PC上位机，所述装置具体包括：
[0076] 指令发送模块401，用于所述电机控制器接收到所述PC上位机发送电机开启指令后的预设时间间隔后，接收所述PC上位机发送的电机关闭指令；
[0077] 优选地，所述电机开启指令包括目标扭矩信息。
[0078] 电机控制模块402，用于所述电机控制器根据所述电机开启指令或关闭指令控制所述永磁同步电机的启动与停止；
[0079] 优选地，所述电机控制模块402，包括：
[0080] 加速子模块4021，用于所述电机控制器接收到所述目标扭矩信息，则控制所述永磁同步电机根据所述目标扭矩执行加速启动；
[0081] 减速子模块4022，用于所述电机控制器接收到所述电机关闭指令，则控制所述永磁同步电机开始自由减速。
[0082] 转速获取模块403，用于所述电机控制器在所述永磁同步电机的启动与停止的转换过程中，获取所述永磁同步电机的转速，并发送至所述PC上位机，以使所述PC上位机根据所述永磁同步电机的转速，以及转子转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。
[0083] 所述转速获取模块403，包括：
[0084] 采样子模块4031，用于所述电机控制器在所述永磁同步电机按照目标扭矩执行加速启动，与自由减速的转换过程中，按照预设采样率采集所述永磁同步电机内部旋转变压器反馈信号；
[0085] 转速获取子模块4032，用于所述电机控制器解码所述反馈信号，获取所述永磁同步电机的转速，并发送至所述PC上位机，以使所述PC上位机根据所述永磁同步电机的转速，以及转子转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。
[0086] 在本发明实施例中，通过指令发送模块，在电机控制器接收到PC上位机发送电机开启指令后的预设时间间隔后，接收所述PC上位机发送的电机关闭指令；然后通过电机控制模块，电机控制器根据所述电机开启指令或关闭指令控制所述永磁同步电机的启动与停止；最后通过转速获取模块，利用电机控制器在所述永磁同步电机的启动后达到预设目标转速时，再根据电机关闭指令控制电机自由减速，在这期间获取所述永磁同步电机的转速，并发送至所述PC上位机，以使所述PC上位机根据所述永磁同步电机的转速，以及转子转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。不需要在检测电机负载特性时外加负载，而导致的耗时且不能适用于微小和大型电机测试的问题，具有可以简单有效实现，且适用性强的有益效果。
[0087] 实施例五
[0088] 参照图8，为本发明实施例所述的一种电机检测系统的功能模块逻辑示意图，具体包括：
[0089] 电机控制器501，分别与永磁同步电机和PC上位机连接，用于控制永磁同步电机根据电机开启指令中的目标扭矩加速启动，或根据电机关闭指令自由减速，并在加速与自由减速之间获取所述永磁同步电机的转速，发送至所述PC上位机。
[0090] 永磁同步电机502，与所述电机控制器连接，用于接收电机控制器的指令并输出相应转矩或转速。
[0091] PC上位机503，与所述电机控制器连接，用于发送电机开启指令或关闭指令至所述电机控制器，并从所述电机控制器获取所述永磁同步电机的转速，以根据所述永磁同步电机的转速，以及转子转动惯量，获得所述永磁同步电机启动时所产生的转矩。
[0092] 优选地，还包括：
[0093] 电池模拟器504，与所述电机控制器连接，用于为所述电机控制器提供直流电压。
[0094] 在本发明实施例中，有电池模拟器提供电源，PC上位机发送目标扭矩命令给电机控制器，电机控制器控制永磁同步电机加速启动，等待时间t后，PC上位机发送待机命令给电机控制器，永磁同步电机开始自由减速；整个过程中，电机控制器以特定的采样率采集永磁同步电机内部旋转变压器反馈信号并解码计算出永磁同步电机转速后通过CAN(Control Area Network，
控制器局域网总线技术)反馈给PC上位机，PC上位机通过永磁同步电机转速和转子转动惯量计算出永磁同步电机启动时所产生的转矩，如此，利用电机自身转子的转动惯量，在电机加速阶段作为负载，从而实现负载特性测试，该方法不需要运用测功机进行加载负载，因此十分经济；并且省去了和测功机链接的时间，因此测试快速，效率高。
[0095] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
