混合动力电机转子位置的测试方法和测试系统 技术领域 本发明涉及混合动力电机领域， 特别涉及一种混合动力电机转子位置的测试方法 和测试系统。
背景技术 永磁电动机由于其具有功率密度大、 效率高、 转子损耗小等优点被广泛应用于混 合动力汽车以及电动车上。要获得良好的控制性能， 电机转子位置和速度信号起着决定性 的作用。ISG(Intergrated Stater Generator， 起动发电一体机 ) 电机的安装位置是介于 发动机和变速箱中间的， 由于 ISG 电机的加工工艺一致性不好， 导致传感器支架与转子信 号盘的相对位置不一致， 这样每次安装好的动力总成， 需要对其电机转子位置进行标定。
目前， 现有技术中有一种对 ISG 电机进行可靠性测试的技术， 其中也涉及到了电 机转子位置的检测。其首先将发动机、 电机、 变速箱装配成动力总成， 并将所述动力总放到 测试台架上进行测试， 然后对电机位置传感器进行标定以获取标定值， 最后对电机进行可 靠性试验。
但在实现上述专利文献中记载的技术的过程中发现该专利文献中的技术至少 存在以下问题 ： 在获取标定值的过程中， 需要对发动机进行首次启动， 其启动方法是通过 ISG 电机利用经验值进行启动的， 而通常 ISG 电机机械加工工艺达不到一致性， 利用电机 的经验值进行发动机的首次启动是不能成功的， 且存在一定的风险性， 易烧坏驱动原件 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor， 绝缘栅双极型晶体管 )。
因此， 需要提供一种改进的技术方案以克服上述问题。
发明内容 本发明的目的在于提供一种混合动力电机转子位置的测试方法和测试系统， 其提 高了驱动原件 IGBT 的安全性， 且节省了标定时间。
为了实现本发明的目的， 本发明实施例提供了一种混合动力电机转子位置的测试 方法， 其包括 ： 通过装配好的起动机启动发动机以对所述发动机进行测试工况测试， 其中测 试工况包括第一怠速、 高速和第二怠速 ； 在所述第二怠速的过程中对电机转子位置进行标 定以获取标定值。
进一步的， 所述通过装配好的起动机启动发动机以对所述发动机进行测试工况测 试包括 ： 装配好发动机和电机冷却系统 ； 装配好发动机和电机线束， 断开电机三相 ； 利用所 述起动机启动所述发动机 ； 所述发动机启动成功后， 对所述发动机进行测试工况的测试。
进一步的， 所述在所述第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值 包括 ： 当所述发动机在第二怠速且发动机转速达到一阈值范围内时开始标定 ； 采集电机两 相输出的过零点信号以及当前电机转子位置 ； 采样预定周期内所述过零点信号并根据采样 的过零点信号计算电机转子位置的平均值， 将所述平均值记为标定值。
进一步的， 在所述第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值之
后， 所述测试方法还包括 ： 停止发动机转动 ； 利用所述标定值启动所述电机以拖动所述发 动机在一预定转速转动 ； 当检测到所述发动机在所述预定转速转动时， 则标定所述标定值 合格， 停止电机转动， 否则重新进行获取标定值和验证标定值是否合格的步骤。
进一步的， 在标定所述标定值合格之后， 所述测试方法还包括 ： 保存合格的所述标 定值， 并将所述标定值与扫描的发动机编号一一对应。
根据本发明的目的， 本发明实施例还提供一种混合动力电机转子位置的测试系 统， 其包括 ： 测试模块， 用于通过装配好的起动机启动发动机以对发动机进行测试工况测 试， 其中测试工况包括第一怠速、 高速和第二怠速 ； 标定值获取模块， 用于在所述第二怠速 的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值。
进一步的， 所述测试模块， 具体用于装配好发动机和电机冷却系统 ； 装配好发动机 和电机线束， 断开电机三相 ； 利用所述起动机启动所述发动机 ； 所述发动机启动成功后， 对 所述发动机进行测试工况的测试。
进一步的， 所述标定值获取模块， 具体用于当所述发动机在第二怠速且发动机转 速达到一阈值范围内时开始标定 ； 采集电机两相输出的过零点信号以及当前电机转子位 置； 采样预定周期内所述过零点信号并根据采样的过零点信号计算电机转子位置的平均 值， 将所述平均值记为标定值。 进一步的， 所述测试系统还包括 ： 标定值验证模块， 具体用于标定值保存模块， 其 具体用于 ： 保存合格的所述标定值， 并将所述标定值与扫描的发动机编号一一对应。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是 ： 利用起动机启动发动机， 提高 了驱动原件的安全性 ； 在动力总成测试的过程中进行电机转子位置的标定， 节省了标定时 间； 获取标定值后对标定值进行验证， 保证了标定值的准确性。
附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案， 下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于 本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他 的附图。
图 1 为本发明实施例一提供的混合动力电机转子位置的测试系统的结构示意图 ；
图 2 为本发明实施例二提供的混合动力电机转子位置的测试系统对动力总成进 行测试的示意图 ；
图 3 为本发明实施例三提供的混合动力电机转子位置的测试方法的流程示意图 ；
图 4 为本发明实施例四提供的在第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以 获取标定值的流程示意图 ；
图 5 为本发明实施例五提供的通过标定值启动电机以验证标定值的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。
图 1 为本发明实施例一提供的混合动力电机转子位置的测试系统的结构示意图，测试系统包括测试模块 110 和标定值控制模块 120。
测试模块 110 用于通过装配好的起动机启动发动机以对发动机进行测试工况测 试， 其中测试工况包括第一怠速、 高速和第二怠速。测试模块 110 首先装配好发动机和电机 冷却系统 ； 然后装配好发动机和电机线束， 断开电机三相 ； 随后利用动力总成上的起动机 启动发动机 ； 最后发动机启动成功后， 对发动机进行测试工况的测试。
在实际操作过程中， 测试模块 110 是对装配好的动力总成进行测试的， 动力总成 一般包括起动机、 发动机、 电机以及变速箱等， 动力总成会在生产线上被一次性装配好， 其 中电机可以选用 ISG 电机， ISG 电机通常装配在发动机和变速箱之间， 起动机和发动机连 接， 其可以启动发动机转动。
在进行测试之前， 装配好的动力总成会直接运往测试台架上进行测试， 这里可以 采用热式台架进行测试， 即对动力总成进行热试， 热试工况通常会包括怠速、 高速、 怠速， 这 里为了方便描述， 将前一个怠速定义为第一怠速， 将后一个怠速定义为第二怠速。
在对动力总成进行热试时， 为了保证发动机首次启动的安全性， 通常会采用动力 总成中的一个小的起动机启动发动机， 发动机启动后即进入第一怠速工况， 启动成功后， 则 可以进行热试的测试。此时， 发动机经过第一怠速、 高速和第二怠速三个工况。
标定值获取模块 120 用于在第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取 标定值。标定值获取模块 120 首先当发动机在第二怠速且发动机转速达到一阈值范围内时 开始标定 ； 然后采集电机两相输出的过零点信号以及当前电机转子位置 ； 最后采样预定周 期内过零点信号并根据采样的过零点信号计算电机转子位置的平均值， 将平均值记为标定 值。
在第一具体的实施例中， 请参阅图 2 所示， 其为本发明实施例二提供的混合动力 电机转子位置的测试系统对动力总成进行测试的示意图， 图中虚线框内的起动机 210、 发动 机 280、 电机 290 以及变速箱 2100 为装配好的动力总成， 电机 290 三相 a、 b、 c 通过三相转 接盒 230 与标定控制器 220 连接， 标定控制器 220 由稳压直流电源柜 250 供电、 通过 CAN 线 与 PC 机 240 通讯， PC 机 240 通过电源通讯线对稳压直流电源柜 250 进行控制， 稳压直流电 源柜 250 通过安全回路及安全微控开关 260 控制。标定值获取模块 120 可以采用具有上述 连接关系的标定控制器 220、 三相转接盒 230、 PC 机 240、 稳压直流电源柜 250、 安全微控开 关 260 以及过零点检测设备 270 来获取标定值， 此时， 断开电机 290 三相 a、 b、 c， 将电机 290 两相 b、 c 与过零点检测设备 270 连接， 过零点检测设备 270 的输出与标定控制器 220 连接。 其获取标定值的过程将在下面进行描述， 这里就不再赘述。
除此之外， 为了保证获取的标定值合格， 测试系统还包括标定值验证模块 130， 其 首先停止发动机转动 ； 然后利用标定值启动电机以拖动发动机在一预定转速转动 ； 最后当 检测到发动机在预定转速转动时， 则标定标定值合格， 停止电机转动， 否则执行标定值获取 模块 120 和标定值验证模块 130。
在第二具体实施例中， 请参阅图 2， 其中电机 290 三相 a、 b、 c 通过三相转接盒 230 与标定控制器 220 连接， 标定控制器 220 由稳压直流电源柜 250 供电、 通过 CAN 线与 PC 机 240 通讯， PC 机 240 通过电源通讯线对稳压直流电源柜 250 进行控制， 稳压直流电源柜 250 通过安全回路及安全微控开关 260 控制。 标定值验证模块 130 会采用标定控制器 220、 三相 转接盒 230、 PC 机 240、 稳压直流电源柜 250 和安全微控开关 260 以验证标定值， 此时， 将电机 290 三相 a、 b、 c 接通， 可以实现对标定值的验证。其验证标定值的过程将在下面进行描 述， 这里就不再赘述。
为了便于售后服务， 测试方法还包括标定值保存模块 140， 其用于保存验证合格的 标定值， 并将标定值与扫描的发动机编号一一对应。其中发动机编号的扫描可以在对发动 机进行测试工况测试时进行扫描。
需要说明的是 ： 上述实施例提供的混合动力电机转子位置的测试系统在上述描述 时， 仅以上述各功能模块的划分进行举例说明， 实际应用中， 可以根据需要而将上述功能分 配由不同的功能模块完成， 即将装置的内部结构划分成不同的功能模块， 以完成以上描述 的全部或者部分功能。 由于上述实施例提供的混合动力电机转子位置的测试系统与混合动 力电机转子位置的测试方法的实施例属于同一构思， 其具体实现过程 ( 如获取电机转子位 置的标定值过程以及标定值验证的过程等 ) 详见方法实施例， 这里不再赘述。
综上所述， 采用本发明提供的测试系统， 其在热试的工况中实现标定， 使得发动机 的热试工况以及电机标定的一个循环仅为 7 分钟左右， 大大缩短了测试与标定时间， 效率 大大提高 ； 且引入起动机对发动机进行首次启动， 提高了安全性。
图 3 是本发明实施例三提供的混合动力电机转子位置的测试方法的流程示意图， 测试方法包括 ： 步骤 310， 通过装配好的起动机启动发动机以对发动机进行测试工况测试， 其中 测试工况包括第一怠速、 高速和第二怠速。在对动力总成进行测试前需要将在生产线上一 次性装配好的动力总成放到测试台架上， 动力总成一般包括起动机、 发动机、 电机和变速箱 等， 其中电机可以选用 ISG 电机， ISG 电机一般连接于发动机和变速箱之间， 起动机与发动 机连接， 起动机可以用于启动发动机。一般的， 对动力总成的测试包括热试和冷试， 本实施 例中采用热试的测试方法对动力总成进行测试， 对应的， 测试台架可以采用热试台架。
通常， 热试的热试工况包括怠速、 高速、 怠速， 为了方便描述， 将前一个怠速定义为 第一怠速， 将后一个怠速定义为第二怠速。
通过起动机启动发动机以对发动机进行测试的步骤进一步包括 ：
a1) 装配好发动机和电机冷却系统 ；
b1) 装配好发动机和电机线束， 断开电机三相 ；
c1) 利用起动机启动发动机 ； 和
d1) 发动机启动成功后， 对发动机进行测试工况的测试。
在第三具体的实施例中， 可以结合图 2 中所示的方式以对发动机进行测试， 其具 体包括 ：
a2) 装配好发动机 280 和电机 290 冷却系统 ；
b2) 装配好发动机 280 和电机 290 线束， 断开电机 290 三相 a、 b、 c， 过零点设备的 输入与电机 b、 c 相相接， 其输出与标定控制器 220 相接 ；
c2) 利用动力总成上的起动机启动发动机 280 ；
d2) 发动机 280 启动成功后， 对发动机 280 进行测试工况的测试。
其中步骤 c2 中， 在对发动机 280 进行测试的时候， 是首次启动发动机 280， 为了保 证安全性， 所以选用动力总成中的一个小的起动机来启动发动机 280。
步骤 320， 在第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值。
请参见图 4 所示， 在第二怠速的过程中对电机转子位置进行标定以获取标定值具 体包括 ：
步骤 410， 当发动机在第二怠速且发动机转速达到一阈值范围内时开始标定 ；
步骤 420， 采集电机两相输出的过零点信号以及当前电机转子位置 ；
步骤 430， 采样预定周期内过零点信号并根据采样的过零点信号计算电机转子位 置的平均值， 将平均值记为标定值。
在第四具体的实施例中， 可以结合图 2 中所示的方式以获取标定值， 其具体包括 ：
A1) 发动机 280 在第二怠速且达到一阈值范围内时， PC 机 240 将标定命令发送给 标定控制器 220， 标定控制器 220 进入标定模式。阈值范围一般可以取 780±50rmp/min， PC 机 240 可以基于 KWP2000 通讯协议发标定命令给标定控制器 220 以使其进入标定模式。
B1) 通过过零点检测设备 270 采集电机 b、 c 相后输出一过零点信号给标定控制器 220， 标定控制器 220 采集到过零点信号的同时采集当前的电机转子位置。过零点信号可以 为一方波信号。
C1) 采样预定周期的过零点波信号后根据采样的过零点信号计算电机转子位置的 平均值， 将平均值记为标定值。预定周期则是根据实际需要而定， 若预定周期过短， 则获取 的标定值可能不准确， 若预定周期过长， 则标定的时间太长， 效率低下。因为获取的每个周 期的过零点信号差异并不是太大， 所以综合考虑， 通常可以将预定周期定为 64。 在具体应用 中， 采集到的当前的电机转子位置可以采用十六进制数， 计算得到的平均值则定义为电机 转子的标定值， 其范围在 0 ～ 0xFFFFFFFF 之间。 过零点信号的输出的具体实现以及根据采样的过零点信号计算电机转子位置的 平均值的具体实现均是所属领域的普通技术人员都能够理解和实现的， 且不作为本发明的 技术要点， 所以就不再详述。
通过以上步骤可以获得标定值， 但在实际应用中还需要判定获取的标定值是否合 格， 所以还需要进一步验证标定值。
因此， 在获取标定值之后还需要对其验证， 验证标定值的方法可以参见图 5 所示， 其具体包括 ：
步骤 510， 停止发动机转动 ；
步骤 520， 利用标定值启动电机以拖动发动机在一预定转速转动 ；
步骤 530， 判定发动机是否在预定转速转动 ；
步骤 540， 当检测到发动机在预定转速转动时， 则标定标定值合格 ；
步骤 550， 标定标定值合格后， 停止电机转动 ；
步骤 560， 当检测到发动机没有在预定转速转动时， 则重新进行获取标定值和验证 标定值的步骤。
在第五具体的实施例中， 可以结合图 2 中所示的方式以验证标定值， 其具体包括 ：
1) 停止发动机 280 转动。这是因为完成对电机转子位置标定的步骤是在发动机 280 测试的第二怠速的工况中完成的， 此时， 完成电机转子位置的标定时， 发动机 280 可能 还处于第二怠速转动的状态， 所以在进行标定值的验证之前需要先停止发动机 280。 通常停 止发动机 280 转动的做法是让发动机 280 控制系统断电， 即停止对发动机 280 的供电。
2) 接通电机 290 三相， PC 机 240 控制稳压直流电源柜 250 上电给标定控制器 220，
PC 机 240 发送命令给标定控制器 220， 上述标定控制器 220 启动电机 290 以拖动发动机 280 在一预定转速转动。 预定转速可以为 400rmp/min， 这里的转速不需要太大， 因为要达到较大 的转速会需要比较长的时间， 且转速的高低对验证标定值没有太大影响。
3) 当 PC 机 240 检测到发动机 280 在预定转速转动时， 则标定标定值合格， 停止电 机 290 转动， 否则重新进行获取标定值和验证标定值的步骤。
在实际应用中， 为了便于识别， 通常将上述测试过程中获得的发动机编号以及电 机的标定值通过 PC 机打印出来， 将其附载动力总成上 ； 且为了便于售后服务， 可将验证后 的上述标定值保存在 PC 机上， 并可将其上传到总服务器上， 同时总装车间通过发动机标号 查询相应的标定值， 下载到总装本地 PC 机上， 将标定值刷写到整车控制器中。
综上所述， 采用本发明提供的测试方法， 其在热试的工况中实现标定， 使得发动机 的热试工况以及电机标定的一个循环仅为 7 分钟左右， 大大缩短了测试与标定时间， 效率 大大提高 ； 且引入起动机对发动机进行首次启动， 提高了安全性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件 来完成， 也可以通过程序来指令相关的硬件完成， 程序可以存储于一种计算机可读存储介 质中， 上述提到的存储介质可以是只读存储器， 磁盘或光盘等。 以上仅为本发明的较佳实施例， 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。