用于对作为永磁同步马达的电动牵引机的性能进行分类的方法技术

本发明专利技术涉及用于对作为永磁同步马达的电动牵引机的性能进行分类的方法，该永磁同步马达PMSM联接到驱动轴并由电池经由逆变器供电。该方法包括：

【技术实现步骤摘要】
用于对作为永磁同步马达的电动牵引机的性能进行分类的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于对作为永磁同步马达PMSM的电动牵引机的性能进行分类的方法。本专利技术还涉及一种包括用于执行该方法的程序代码组件的计算机程序、一种用于控制PMSM的操作的控制设备、一种包括PMSM和控制设备的布置以及一种车辆。

技术介绍

[0002]车辆通常包括发动机或用于推进车辆的机器。发动机可以通过各种方式提供动力，诸如，由内燃机中的液体或气体燃料提供动力，或者由通到电机的电力提供动力。此外，存在混合解决方案，其中例如车辆由内燃机和电机两者推进。无论哪种方式，能量储存或能量转换装置(诸如，电池)都用于提供所需的能量以便推进车辆。
[0003]一种具体类型的电机是通过交流电(AC)驱动的同步电马达，对于该同步电马达来说，在稳定状态下，转子和旋转轴的旋转与供电电流的频率同步。也就是说，旋转周期等于AC循环的整数倍。同步电马达的定子包括用于产生磁场的多相AC电磁体，该磁场与线路电流的振荡合拍而旋转。同步电马达的转子包括永磁体或电磁体，并随着定子产生的磁场旋转。
[0004]当转子中使用永磁体时，同步电马达被称为永磁同步马达(PMSM)。永磁体(例如，钕磁体)通常嵌入在转子中以产生恒定磁场，并且定子包括连接到AC电源以产生旋转磁场的定子绕组。在同步速度下，转子磁极锁定到旋转磁场。
[0005]相同设计的PMSM的特性相互略有不同。可以执行各种测试以确定PMSM的特性。例如，可以恰好在制造现场生产PMSM之前执行性能测试，以验证PMSM在可接受的容差内操作。此外，在将PMSM安装在车辆中之后执行的所谓的在线测试以及在PMSM的正常操作期间执行的在线测试可以给出例如PMSM中的峰值温度的信息。如果温度超过临界温度(居里温度)，永磁体的磁场强度急剧降低，并且甚至可能发生失磁。
[0006]由于各种原因(例如，不同永磁体材料具有不同特性)，重要的是，知晓相对于PMSM的特性而进行的PMSM的操作。例如，温度特性可以变化，并且通常，永磁体的磁场强度随着温度升高而线性减弱，并且随着温度降低而线性增强。因此，通过知晓PMSM的温度特性，可以提高PMSM的效率或性能。
[0007]虽然目前的测试(诸如，制造现场测试和在线测试)给出了PMSM特性的重要信息，但PMSM的特性还需要进一步改进。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目标是至少在某种程度上减轻上文关于已知PMSM及其特性论述的缺点。
[0009]根据本专利技术的至少第一方面，提供了一种用于对作为永磁同步马达PMSM的电动牵引机的性能进行分类的方法，该PMSM联接到驱动轴，并且由电池经由逆变器供电。该方法包括：
[0010]‑
将PMSM与驱动轴分离；
[0011]‑
执行第一减速测试，以测量PMSM中的永磁体的磁通链，即，PM磁通；
[0012]‑
执行第二减速测试，以测量PMSM的空载功率损耗，在第二减速测试中逆变器断开；
[0013]‑
在PMSM的健康参数中将PM磁通与空载功率损耗相互关联，并将该健康参数与PMSM群体的已知健康参数的参考数据进行比较；
[0014]‑
基于所比较的健康参数而对PMSM的性能进行分类。
[0015]因此，提供了一种通过与参考数据进行比较来对PMSM进行分类的有效方法。例如，可以基于与PM磁通相比过高的空载功率损耗来对PMSM进行分类，或者可以通过将健康参数与PMSM群体的已知健康参数进行比较来基于PMSM过早故障的可能性来对PMSM进行分类，其中这些已知健康参数包括表示过早故障的健康参数的经验数据。
[0016]本专利技术的方法是有利的，因为它可以改进PMSM的预测性维护。因此，它可以提高车辆的可靠性和续航里程。此外，通过该方法，可以在车辆变得失灵之前预测传动系性能的退化。也就是说，PMSM的性能的分类的结果提供了例如PMSM的内部损耗的改变，以及与可以早期发现的类似PMSM群体的参考数据相比的偏差。此外，健康参数可以用作基线值或参考健康参数，以用于PMSM的后续在线测试。出于跟踪和优化的目的，用于当前PMSM与参考数据两者的健康参数可以例如存储在云数据库中。
[0017]根据至少一个实例实施例，该方法包括确定PMSM的温度或者至少PMSM的永磁体的温度，并且将PM磁通与温度相互关联。
[0018]因为PM磁通通常依赖于PMSM或PMSM中的永磁体的温度，所以将PM磁通的温度包括在健康参数中进一步改进了PMSM的分类。所确定的温度及其与PM磁通的相互关联性也可以用作参考温度，并且例如在在线测试或在线测量期间(即，在PMSM的正常操作期间)进一步用于估计温度何时可以达到永磁体可能被损坏的点，即，临界温度或居里温度。
[0019]根据至少一个实例实施例，该方法包括：
[0020]‑
在第一减速测试之前，确定PMSM中的永磁体的稳态温度。
[0021]因此，可针对具体温度而确定PM磁通，并且可忽略相对于温度改变而发生的PM磁通的任何改变。这可以进一步改进PMSM的分类。
[0022]根据至少一个实例实施例，PMSM经由变速箱而联接到驱动轴，并且将PMSM与驱动轴分离可以包括将PMSM与变速箱分离。
[0023]根据至少一个实例实施例，该方法包括：
[0024]‑
测量PMSM内部的温度，例如PMSM的定子绕组中的温度，以及PMSM外部的温度，例如驱动轴或变速箱中的温度；
[0025]‑
通过所比较的温度参数来比较PMSM内部和外部的测量温度，
[0026]‑
响应于确定所比较的温度参数低于阈值温差而确定PMSM和PMSM中的永磁体的稳态温度。
[0027]因此，可以确认已达到PMSM的稳态温度。通过确认已达到PMSM的稳态温度，可以针对具体温度而确定PM磁通。
[0028]根据至少一个实例实施例，PMSM由电流控制器操作，并且第一减速测试和/或第二减速测试是通过将PMSM加速到基本速度来执行的，因此，电流控制器的电流基准被设定为
零。
[0029]因此，至少对于第一次减速测试来说，可以忽略因定子绕组中的电流所致的任何磁场的影响。因此，可以改进PM磁通的确定。也就是说，通过将电流控制器的电流基准设定为零，馈送到PMSM的电流为零。电流控制器可以例如被包括在被配置成控制PMSM的操作的控制设备中。
[0030]根据至少一个实例实施例，PM磁通是通过电流控制器的电压基准与电气角速度的比来确定的。
[0031]因此，提供了一种确定PM磁通的简单而有效的方法。电气角速度例如是从布置在PMSM的旋转轴中的位置传感器导出的(即，通过转子位置传感器导出位置)。PM磁通可以在PMSM的减速期间在一段时间内被连续测量，并且接着在此段时间内取平均值。例如，PM磁通可以是从基本速度到PMSM的旋转轴接近于零(即，几乎处于静止状态下)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于对作为永磁同步马达PMSM的电动牵引机的性能进行分类的方法，所述PMSM联接到驱动轴并且由电池经由逆变器供电，所述方法包括：
‑
将所述PMSM与驱动轴分离(S10)；
‑
执行第一减速测试，以测量所述PMSM中的永磁体的磁通链，即，PM磁通(S20)；
‑
执行第二减速测试，以测量所述PMSM的空载功率损耗(S30)，在所述第二减速测试中所述逆变器断开；
‑
在所述PMSM的健康参数中将所述PM磁通与所述空载功率损耗相互关联(S40)，并将所述健康参数与PMSM群体的已知健康参数的参考数据进行比较(S50)；
‑
基于所比较的健康参数而对所述PMSM的所述性能进行分类(S60)。2.根据权利要求1所述的方法，包括：
‑
在所述第一减速测试之前，确定所述PMSM中的所述永磁体的稳态温度(S1)。3.根据权利要求2所述的方法，包括：
‑
测量所述PMSM的内部的温度，例如所述PMSM的定子绕组中的温度，以及所述PMSM的外部的温度，例如所述驱动轴或变速箱中的温度(S3)；
‑
通过所比较的温度参数来比较所述PMSM的内部和外部的测量温度(S5)；
‑
响应于确定所比较的温度参数低于阈值温差而确定所述PMSM和所述PMSM中的所述永磁体的稳态温度(S7)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述PMSM由电流控制器操作，并且其中所述第一减速测试和/或所述第二减速测试是通过将所述PMSM加速到基本速度来执行的，因此，所述电流控制器的电流基准被设定为零。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述PM磁通是由所述电流控制器的电压基准与电气角速度的比来确定的。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述空载功率损耗是通过将所述PMSM的损耗扭矩乘以机械角速度来确定的。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述损耗扭矩是通过将加速度的大小乘以所述PMSM的旋转轴的惯性矩来估计的。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述加速度的大小依赖于所述PM磁通，并且其中在所述PMSM的所述健康参数中将所述PM磁通与所述空载功率损耗相互关联包括使所述PM磁通和所述空载功率损耗相互依赖。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述健康参数是多值参数，并且所述参考数据的所述已知健康参数是对应的多值参数。...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：