工程机械及其电机转子温度检测方法和装置与流程

本发明涉及电机温度检测，具体涉及一种工程机械及其电机转子温度检测方法和装置。

背景技术：

1、随着工程机械电动化进程的推进，工程机械上传统的液压马达方案逐渐被电机驱动液压泵方案取代。

2、工程机械常面临复杂甚至恶劣工况，例如变载荷、宽调速、高温机舱、频繁启停冲击等，因此易出现电机过温状况。如果电机转子磁钢温度过高，会导致磁钢退磁，驱动力不足，无法实现相应功能，并且可能会发生停机故障，甚至导致安全事故。

3、目前工程机械上普遍使用基于定子温度检测实现的电机过温保护方案，然而定子温度无法准确反映转子温度，因此无法有效实现上述转子磁钢温度的过温保护。而直接检测转子温度，若采用滑环测温方式，不仅会大幅度增加硬件成本，滑环的自然磨损及工程机械所处的颠簸、粉尘、油污等环境也会导致传感器故障率偏高；若采用遥感测温方式，不仅成本高，而且整车高压强电磁环境下测温信号易受干扰，易发生误报、漏报，影响工程机械的连续稳定作业。

4、因此，目前工程机械上电机转子温度的检测方案还有待改善。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题，提供了一种工程机械及其电机转子温度检测方法和装置，能够方便准确地检测到工程机械的电机转子温度，可靠性较高，成本较低。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种工程机械电机转子温度检测方法，包括以下步骤：获取标定的基准转矩、转矩温度系数，并获取标定的转速-修正系数关系和定子侧温度-修正系数关系；获取工程机械的电机的转矩数据、转速和定子侧温度；根据所述转速和所述转速-修正系数关系获取转速修正系数，并根据所述定子侧温度和所述定子侧温度-修正系数关系获取定子侧温度修正系数；根据所述基准转矩、所述转矩数据、所述转矩温度系数、所述转速修正系数和所述定子侧温度修正系数获取所述电机的转子的温度。

4、本发明的工程机械电机转子温度检测方法，通过标定基准转矩、转矩温度系数、修正系数等数据，获取电机的转矩数据、转速和定子侧温度，即可计算出转子的温度。无需改动电机转子结构，不增加滑环、转子温度传感器等部件，复用电机目前普遍存在的检测部件即可实现转子温度检测目的；在因更换、维修电机等而导致电机类型发生改变时，仅需重新导入相应的标定数据即可，无需更改整体算法逻辑；考虑转速、定子侧温度的差异情况，对系数进行修正，避免差异情况带来的温度计算误差；整体算法逻辑不包含矩阵、迭代等复杂运算，运算简单，对处理器算力的要求较低。因此，能够方便准确地检测到工程机械的电机转子温度，可靠性较高，成本较低。

5、另外，根据本发明上述实施例提出的工程机械电机转子温度检测方法还可以具有如下附加的技术特征：

6、获取工程机械的电机的转矩数据，具体包括：以预设采样周期采集所述电机的电参数；根据每个采样时刻的电参数计算得到每个采样时刻的电机转矩。

7、获取工程机械的电机的转矩数据，还包括：获取每个采样时刻的电机转矩相对于上一采样时刻的变化数据；判断是否出现自第n采样时刻开始连续第一预设数量的变化数据超过变化阈值，其中，n为大于1的整数；如果出现，则将第n-1采样时刻的电机转矩作为预设时间段内每个采样时刻的最终有效的电机转矩，其中，所述预设时间段以第n采样时刻作为起始时刻；如果未出现，则以当前采样时刻为终点，向前追溯第二预设数量的电机转矩，得到以当前采样时刻的电机转矩为队尾的队列；计算所述队列中元素的截尾均值，以所述截尾均值作为当前采样时刻的最终有效的电机转矩。

8、由此，通过对电机转矩进行冲击识别校正和平滑处理，后续据此进行转子温度的计算，能够减小冲击等不稳定负载的影响，进一步提高工程机械电机转子温度检测的准确性。

9、根据下式计算所述电机的转子的温度：

10、

11、其中，tr为所述电机的转子的温度，t0为标定所述基准转矩时的基准温度，k0为转矩温度系数，k1为转速修正系数，k2为定子侧温度修正系数，t0为所述基准转矩，tm为电机转矩。

12、在冷启动阶段，根据下式计算所述电机的转子的温度：

13、

14、其中，tc为所述定子侧温度，tc为所述定子侧温度所对应的标定的转矩。

15、由此，针对冷启动阶段单独设计转子温度计算方式，实现冷启动转子温度检测的自校准，能够消除开机初期测温失真问题，在开机初期即可实现转子温度的准确检测。

16、一种工程机械电机转子温度检测装置，包括：第一获取模块，所述第一获取模块用于获取标定的基准转矩、转矩温度系数，并获取标定的转速-修正系数关系和定子侧温度-修正系数关系；第二获取模块，所述第二获取模块用于获取工程机械的电机的转矩数据、转速和定子侧温度；第三获取模块，所述第三获取模块用于根据所述转速和所述转速-修正系数关系获取转速修正系数，并根据所述定子侧温度和所述定子侧温度-修正系数关系获取定子侧温度修正系数；第四获取模块，所述第四获取模块用于根据所述基准转矩、所述转矩数据、所述转矩温度系数、所述转速修正系数和所述定子侧温度修正系数获取所述电机的转子的温度。

17、本发明的工程机械电机转子温度检测装置，通过标定基准转矩、转矩温度系数、修正系数等数据，获取电机的转矩数据、转速和定子侧温度，即可计算出转子的温度。无需改动电机转子结构，不增加滑环、转子温度传感器等部件，复用电机目前普遍存在的检测部件即可实现转子温度检测目的；在因更换、维修电机等而导致电机类型发生改变时，仅需重新导入相应的标定数据即可，无需更改整体算法逻辑；考虑转速、定子侧温度的差异情况，对系数进行修正，避免差异情况带来的温度计算误差；整体算法逻辑不包含矩阵、迭代等复杂运算，运算简单，对处理器算力的要求较低。因此，能够方便准确地检测到工程机械的电机转子温度，可靠性较高，成本较低。

18、另外，根据本发明上述实施例提出的工程机械电机转子温度检测装置还可以具有如下附加的技术特征：

19、所述第二获取模块具体用于以预设采样周期采集所述电机的电参数，并根据每个采样时刻的电参数计算得到每个采样时刻的电机转矩。

20、所述第二获取模块还用于：获取每个采样时刻的电机转矩相对于上一采样时刻的变化数据；判断是否出现自第n采样时刻开始连续第一预设数量的变化数据超过变化阈值，其中，n为大于1的整数；如果出现，则将第n-1采样时刻的电机转矩作为预设时间段内每个采样时刻的最终有效的电机转矩，其中，所述预设时间段以第n采样时刻作为起始时刻；如果未出现，则以当前采样时刻为终点，向前追溯第二预设数量的电机转矩，得到以当前采样时刻的电机转矩为队尾的队列；计算所述队列中元素的截尾均值，以所述截尾均值作为当前采样时刻的最终有效的电机转矩。

21、由此，通过对电机转矩进行冲击识别校正和平滑处理，后续据此进行转子温度的计算，能够减小冲击等不稳定负载的影响，进一步提高工程机械电机转子温度检测的准确性。

22、所述第四获取模块根据下式计算所述电机的转子的温度：

23、

24、其中，tr为所述电机的转子的温度，t0为标定所述基准转矩时的基准温度，k0为转矩温度系数，k1为转速修正系数，k2为定子侧温度修正系数，t0为所述基准转矩，tm为电机转矩。

25、在冷启动阶段，所述第四获取模块根据下式计算所述电机的转子的温度：

26、

27、其中，tc为所述定子侧温度，tc为所述定子侧温度所对应的标定的转矩。

28、由此，针对冷启动阶段单独设计转子温度计算方式，实现冷启动转子温度检测的自校准，能够消除开机初期测温失真问题，在开机初期即可实现转子温度的准确检测。

29、一种工程机械，包括所述的工程机械电机转子温度检测装置。

30、本发明的工程机械，能够方便准确地检测到电机转子温度，可靠性较高，成本较低。