本发明专利技术属于电机技术领域，具体涉及一种基于等效热网络模型的电机温升实时估算方法及装置。该方法首先构建电机热网络模型，然后根据各个节点的损耗和各个节点的等效热阻，建立各个节点的修正后的热平衡方程，结合运行时间，求解各个节点的修正后的热平衡方程，得到各个节点的温升。其中，修正后的热平衡方程的矩阵形式为：P为节点的损耗，θ为节点的温升，R为节点之间的等效热阻。本发明专利技术借鉴电路中RC暂态电路的构想，结合传热学中电容的概念，将热容作为电容增加到电机等效热网路模型中，体现出温度随时间变化的过程，不仅能计算稳态温升，还能计算并记录瞬态下的温升，实现电机温升实时估算。实现电机温升实时估算。实现电机温升实时估算。
【技术实现步骤摘要】
一种基于等效热网络模型的电机温升实时估算方法及装置
[0001]本专利技术属于电机
，具体涉及一种基于等效热网络模型的电机温升实时估算方法及装置。
技术介绍
[0002]驱动电机作为当前新能源汽车的动力来源，其运行可靠性与整车性能息息相关，而温度作为衡量电机运行状况的一个重要指标，如何快速准确的获知电机内部关键零部件(如定子绕组、转子磁钢、轴承等)的温升对于提升电机可靠性具有重要意义。根据零部件所处位置不同，电机温升计算主要分为定子和转子两大类型，定子的温升可以通过布设有线温度传感器来进行直接测量，转子温升也可以布置无线温度传感器(比如蓝牙或红外发射装置)，但是布置无线温度传感器成本较高且可靠性较差。而且，温度传感器的布置提高了电机工作时的故障率。
[0003]授权公告号为CN107391884B的中国专利技术专利公开了一种基于等效热网络模型的双余度永磁同步电机温升计算方法，该方法通过建立三维的等效热网络模型求取热阻和热源，建立热平衡方程求解后得到电机各温升节点的温升，通过传热学和电路学的相似性建立电机内部各个节点温升和电路模型的关系。该方法仅能计算稳态状态下的电机温升，即最终到达热平衡后状态后的电机温升，无法实时体现电机内部瞬态温升过程，做不到实时计算；而且，整个模型为开环控制，准确性不高。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供了一种基于等效热网络模型的电机温升实时估算方法及装置，用以解决现有技术仅能计算稳态状态下的电机温升的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所包括的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：
[0006]本专利技术提供了一种基于等效热网络模型的电机温升实时估算方法，包括如下步骤：
[0007]1)根据电机各零部件的特点在电机上划分节点，构建电机热网络模型；
[0008]2)在电机运行过程中，获取电机的当前运行工况数据；根据电机的当前运行工况数据确定电机热网络模型中的各节点的损耗；
[0009]3)根据各个节点之间的热传导特性，确定各个节点之间的等效热阻；
[0010]4)根据各个节点的损耗和各个节点之间的等效热阻，建立各个节点的修正后的热平衡方程，结合运行时间，求解各个节点的修正后的热平衡方程，得到各个节点的温升；其中，所述修正后的热平衡方程的矩阵形式为：
[0011][0012]其中，P为节点的损耗，θ为节点的温升，R为节点之间的等效热阻，C为比热容。
[0013]上述技术方案的有益效果为：本专利技术借鉴电路中RC暂态电路的构想，结合传热学中电容的概念，将热容作为电容增加到电机等效热网路模型中，体现出温度随时间变化的过程，不仅能计算稳态温升，还能计算并记录瞬态下的温升，实现电机温升实时估算。
[0014]进一步的，为了引入温度对电机损耗的反馈校正以提高温度计算准确性，还包括根据电机处于当前运行工况下温度的变化情况对得到的各节点的损耗进行修正的步骤。
[0015]进一步的，为了引入温度对铜损的反馈校正以提高温升计算准确性，若节点的损耗为铜损，则修正后的节点的损耗为：
[0016]P
cu1
＝P
cu0
[1+(T1‑
T0)*k1][0017]其中，P
cu1
为温度T1下的铜损；P
cu0
为温度T0下的铜损；k1为设定的系数，用于表示温度变化对铜损的影响。
[0018]进一步的，为了引入温度对铁损的反馈校正以提高温升计算准确性，若节点的损耗为铁损，则修正后的节点的损耗为：
[0019]P
fe1
＝P
fe0
[1
‑
(T1‑
T0)*k2]2[0020]其中，P
fe1
为温度T1下的铁损；P
fe0
为温度T0下的铁损；k2为设定的系数，用于表示温度变化对铁损的影响。
[0021]进一步的，为了引入温度对机械摩擦损耗的反馈校正以提高温升计算准确性，若节点的损耗为机械摩擦损耗，则修正后的节点的损耗为：
[0022]P
fw1
＝P
fw0
[1
‑
(T1‑
T0)*k3]2[0023]其中，P
fw1
为温度T1下的机械摩擦损耗；P
fw0
为温度T0下的机械摩擦损耗；k3为设定的系数，用于表示温度变化对机械摩擦损耗的影响。
[0024]进一步的，为了方便快速计算当前电机损耗，步骤2)中，根据电机的当前运行工况数据确定电机热网络模型中各节点的损耗的手段为：根据基准工况数据、以及对基准工况进行标定得到的与基准工况数据对应的基准各节点损耗，并结合当前运行工况数据，进行插值运算得到与当前运行工况数据对应的各节点的损耗。
[0025]进一步的，为了体现出电机进入弱磁区域后由于电机定子需提供额外一部分电流对永磁体磁场进行弱化而使电机损耗有所增加的现象，还包括根据当前电机转速对得到的电机热网络模型中各节点的损耗进行修正：若当前电机转速大于弱磁拐点转速，则将当前电机转速和弱磁系数相乘以对各节点的损耗进行修正。
[0026]进一步的，所述节点包括：机壳壳体、机壳内壁和定子铁芯接触面、机壳与后端盖接触面、机壳与前端盖接触面、绕组中部、绕组前端部、绕组后端部、电机内部前方空气、电机内部后方空气、定子铁芯、转子永磁体、定转子间隙、前端盖、后端盖、前轴承内圈、前轴承外圈、后轴承内圈、后轴承外圈、以及电机转轴。
[0027]进一步的，所述运行工况数据包括电机转速、电机转矩和冷却水温。
[0028]本专利技术还提供了一种基于等效热网络模型的电机温升实时估算装置，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现上述介绍的基于等效热网络模型的电机温升实时估算方法，并达到与该方法相同的有益效果。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的基于等效热网络模型的电机温升实时估算方法的流程图；
[0030]图2是本专利技术的电机内部零部件温升曲线示意图；
[0031]图3是本专利技术的瞬态温升曲线示意图；
[0032]图4是本专利技术的利用温度对铜损进行修正的MATLAB中M文件的模型图；
[0033]图5是本专利技术的利用MATLAB中的Simulink展示的铜损影响因子的模型图；
[0034]图6是本专利技术的利用MATLAB中的Simulink的Simulink展示的铁损影响因子的模型图；
[0035]图7是本专利技术的利用MATLAB中的Simulink展示的械摩擦损耗影响因子的模型图；
[0036]图8是本专利技术的利用MATLAB中的Simulink展示的模块化封装后的电机等效热网络模型的模型图；
[0037]图9是本专利技术的利用MATLAB中的Simulink展示的机壳(3
×
2)模块图；
[0038]图10是本专利技术的利用MATLAB中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于等效热网络模型的电机温升实时估算方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据电机各零部件的特点在电机上划分节点，构建电机热网络模型；2)在电机运行过程中，获取电机的当前运行工况数据；根据电机的当前运行工况数据确定电机热网络模型中各节点的损耗；3)根据各个节点之间的热传导特性，确定各个节点之间的等效热阻；4)根据各个节点的损耗和各个节点之间的等效热阻，建立各个节点的修正后的热平衡方程，结合运行时间，求解各个节点的修正后的热平衡方程，得到各个节点的温升；其中，所述修正后的热平衡方程的矩阵形式为：其中，P为节点的损耗，θ为节点的温升，R为节点之间的等效热阻，C为比热容。2.根据权利要求1所述的基于等效热网络模型的电机温升实时估算方法，其特征在于，还包括根据电机处于当前运行工况下温度的变化情况对得到的各节点的损耗进行修正的步骤。3.根据权利要求2所述的基于等效热网络模型的电机温升实时估算方法，其特征在于，若节点的损耗为铜损，则修正后的节点的损耗为：P
cu1
＝P
cu0
[1+(T1‑
T0)*k1]其中，P
cu1
为温度T1下的铜损；P
cu0
为温度T0下的铜损；k1为设定的系数，用于表示温度变化对铜损的影响。4.根据权利要求2所述的基于等效热网络模型的电机温升实时估算方法，其特征在于，若节点的损耗为铁损，则修正后的节点的损耗为：P
fe1
＝P
fe0
[1
‑
(T1‑
T0)*k2]2其中，P
fe1
为温度T1下的铁损；P
fe0
为温度T0下的铁损；k2为设定的系数，用于表示温度变化对铁损的影响。5.根据权利要求2所述的基于等效热网络模型的电机温升实时估算方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张聪祎，张振宁，温威振，康娟，裴东旭，蒋卫伟，
申请(专利权)人：郑州宇通客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。