电动车用永磁同步电机转子温度估算

ｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｎｍｏｔｏｒｔｅｓｔｂｅｎｃｈ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍａｌｄｅｖｉａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎａｃｔｕａｌ
ａｎｄｏｎｌｉｎｅｒｏｔｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｗｉｔｈｉｎ１０℃，ａｎｄｉｔｍｅｅｔｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆａｒｉｔｈｍｅｔｉｃａｃｃｕｒａｃｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ；ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ；ｒｏｔｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
在永磁 同 步 电 机 的 控 制 中，获 取 转 子 温 度 具 有非常重要的意义，主要表现在以下 ３方面［１－３］： ① 电机转子温度过高极有可能造成永磁磁钢不可 逆的退磁，造成电机系统运行安全风险；② 电机转 子磁钢退磁会进一步影响电驱动系统扭矩的计算 精度，造成整车性能控制的偏差；③ 电机转子温度 的精确 估 算 可 以 有 效 增 加 电 机 峰 值 转 矩 持 续 时 间，在提升电机潜能的同时，减少电机定子磁材料 的使用。因此，电 机 转 子 温 度 精 确 估 算 不 仅 能 确 保电机系统 安 全 运 行，还 可 以 提 升 电 机 系 统 驱 动 性能以及降低其制造成本。
ｒｏｔｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｒｏｍ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄ ｂｕｉｌｄ ｎｕｍｅｒｉｃｍｏｄｅｌｓｏｆｒｏｔｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｍｏｔｏｒｔｅｓｔｄａｔａ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｖａｌｉｄａｔｉｏｎｉｓｃｏｎｆｉｒｍｅｄｂｙｖａｒｉａｂｌｅ
（１．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＣｈａｎｇａｎＮｅｗＥｎｅｒｇｙＶｅｈｉｃｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｔｄ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１１２０，Ｃｈｉｎａ； ２．ＣｈａｎｇａｎＦｏｒｄＭａｚｄａＥｎｇｉｎｅＬｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆｒｏｔｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃａｎ ａｖｏｉｄ ｓｅｒｉｏｕｓｄｅｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（ｅ．ｇ．ｉｎｃｒｅａｓｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆｍｏｔｏｒｐｅａｋｔｏｒｑｕｅ） ａｓｗｅｌｌａｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｓｔａｔｏｒｃｏｓｔｆｏｒｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｕｓｅｄｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｗｅ ａｎａｌｙｚｅｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｈｅａｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｆｅｒｆｏｒｅａｃｈｔｈｅｒｍａｌｎｏｄｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｔｏｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｓａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅｒｍａｌｍｏｄｅｌｏｆｒｏｔｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｎ ｐｒｏｐｏｓｅｒｅａｌｔｉｍｅｃｏｎｔｒｏｌ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｈｅａｔｍｏｄｅｌｏｆｉｔｅｒａｔｉｖｅａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｆｏｒｍｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ
ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｎＲｏｔｏｒＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒＵｓｅｄｉｎＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ
ＰＥＮＧＺｈｉｙｕａｎ１，ＤＵＣｈａｎｇｈｏｎｇ１，ＣＨＥＮＪｉａｎ１，ｎｇ２
收稿日期：２０１９－０３－１１
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１３０５４７２）；一体化电驱动总成关键技术研究（６７６１２） 作者简介：彭志远，男，博士，高级工程师，主要从事电机系统功能与控制策略开发研究，Ｅｍａｉｌ：４０９８０６５７３＠ｑｑ．ｃｏｍ。
１２
重庆理工大学学报
ｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅｗｅｏｂｔａｉｎａｆｆｅｃｔｉｖｅｒｕｌｅｏｆ
本文引用格式：彭志远，杜长虹，陈健，等．电 动 车 用 永 磁 同 步 电 机 转 子 温 度 估 算 ［Ｊ］．重 庆 理 工 大 学 学 报 （自 然 科 学 ），２０１９，３３（９）：１１－ １６，７２．
Ｃｉｔａｔｉｏｎｆｏｒｍａｔ：ＰＥＮＧＺｈｉｙｕａｎ，ＤＵＣｈａｎｇｈｏｎｇ，ＣＨＥＮＪｉａｎ，ｅｔａｌ．ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｎＲｏｔｏｒＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒＵｓｅｄ ｉｎＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ），２０１９，３３（９）：１１－１６，７２．
第 ３３卷 第 ９期
重 庆 理 工 大 学 学 报（自然科学）
２０１９年 ９月
Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．９
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）
Ｓｅｐ．２０１９
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８４２５（ｚ）．２０１９．０９．００２
电动车用永磁同步电机转子温度估算
彭志远１，杜长虹１，陈 健１，马永泉１，周安健１，任 勇２
（１．重庆长安新能源汽车科技有限公司，重庆 ４０１１２０； ２．长安福特马自达发动机公司，南京 ２１１１００）
摘 要：电动车用永磁同步电机转子温度精确估算可以防止磁钢永久退磁，同时发挥电机 使用潜能，增加电机峰值转矩持续时间，实现电机定子成本降低。首先分析电机不同工作状态 下各个热节点热量产生及传导机理，构建了电机转子温度模型，然后针对电机系统在不同环境 温度、不同工作状态下的使用需求，提出一种基于系统等效热模型的转子温度实施迭代算法，同 时分析台架试验数据获得环境温度对电机转子温度的影响规律，建立算法中转子温度特性数值 模型。最后通过变化运行工况验证控制算法的正确有效性。实验结果表明：所提出的控制算法 与实测转子温度误差在 １０℃以内，满足估算精度要求。 关 键 词：电动车；永磁同步电机；转子温度；试验 中图分类号：ＴＭ６２３．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－８４２５（２０１９）０９－００１１－０６