一种转向电机磁钢高温失磁预警检测方法与流程

本发明涉及转向电机磁响应检测，特别涉及一种转向电机磁钢高温失磁预警检测方法。

背景技术：

1、转向电机通常用于车辆电动助力转向系统中。对于采用永磁同步电机的转向电机而言，转子磁钢产生的磁场会影响电机磁链、反电动势常数以及输出转矩能力。当磁钢发生高温失磁时，转向电机在相同电流条件下能够输出的助力转矩会下降，从而影响转向系统的助力性能。

2、在车辆高温运行、频繁转向、低速大助力转向、坡道泊车或高温环境停车后，转向电机可能处于较高温状态。此时，转向电机内部的定子铁芯、转子组件、轴承支撑、壳体以及磁钢固定结构均可能发生不同程度的热膨胀。由于各部件材料、结构约束和散热路径不同，转向电机的气隙可能出现短时增大、周向不均或转子微偏心等变化。

3、气隙变化会改变定子绕组与转子磁钢之间的磁路状态。即使磁钢本身未发生不可逆退磁，气隙热变形也可能使检测得到的磁响应幅值下降。该下降现象与磁钢高温失磁引起的磁响应衰减具有相似表现。因此，单纯根据磁响应幅值下降判断磁钢失磁，容易产生误判。

4、现有永磁电机失磁检测方法通常关注反电动势、电流响应、磁链估计值或温度阈值。该类方法能够反映电机磁性能变化，但通常默认电机气隙状态相对稳定。对于转向电机而言，其与转向机构紧凑连接，且装车状态下难以直接测量实际气隙变化。当高温导致气隙发生可恢复的热变形时，现有检测方式难以区分磁响应下降究竟来源于磁钢不可逆退磁，还是来源于气隙热变形。

5、如果将气隙热变形造成的磁响应下降误判为磁钢失磁，会导致转向系统提前报警或进入降级策略，影响车辆使用体验。相反，如果真实磁钢失磁被气隙变化掩盖，也可能导致转向助力能力下降后才被发现。因此，如何在转向电机高温状态下，降低气隙热变形对磁钢失磁判断的干扰，避免将可恢复的气隙变化误判为磁钢不可逆退磁，成为亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种转向电机磁钢高温失磁预警检测方法，其具有能够在高温状态下区分气隙热变形造成的可恢复磁响应下降与磁钢不可逆退磁，从而提高失磁预警的准确性的优点。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种转向电机磁钢高温失磁预警检测方法，包括：

4、s1、在转向电机处于基准温度范围且静止状态时，向所述转向电机的定子绕组施加多方向低转矩诊断激励，采集基准绕组电压数据和基准绕组电流数据，并确定基准整体磁响应值和基准气隙畸变特征值；其中，所述多方向低转矩诊断激励产生的合成转矩低于转向机构的动作阈值，所述基准气隙畸变特征值用于表征基准温度范围下的初始气隙状态对应的方向性磁响应差异；

5、s2、当所述转向电机满足高温诊断条件时，确认所述转向电机处于静止状态，向所述定子绕组施加所述多方向低转矩诊断激励，采集高温绕组电压数据和高温绕组电流数据，并确定高温整体磁响应值和高温气隙畸变特征值；其中，所述高温气隙畸变特征值用于表征高温状态下气隙状态变化对应的方向性磁响应差异；

6、s3、根据所述基准整体磁响应值与所述高温整体磁响应值之间的差异，确定整体磁响应下降量，并根据所述基准气隙畸变特征值与所述高温气隙畸变特征值之间的差异，确定气隙热变形对应的可恢复下降量；其中，所述整体磁响应下降量用于表征高温状态相对于基准状态的磁响应总衰减，所述可恢复下降量用于表征气隙热变形造成的磁响应衰减；

7、s4、从所述整体磁响应下降量中剔除所述可恢复下降量，得到用于表征磁钢不可逆退磁程度的失磁判定量，并在所述失磁判定量满足预设失磁预警条件时，输出失磁预警信号。

8、进一步地，所述s1中的多方向低转矩诊断激励包括多个基准诊断子激励，所述s2中的多方向低转矩诊断激励包括与各所述基准诊断子激励一一对应的多个高温诊断子激励；相对应的所述基准诊断子激励和所述高温诊断子激励具有相同的诊断方向、激励波形和采样窗口。

9、进一步地，所述基准诊断子激励以及所述高温诊断子激励均包括在同一诊断周期内沿相反电流矢量方向施加的成对电流脉冲，所述成对电流脉冲形成相互抵消的转矩分量；所述基准诊断子激励对应的成对电流脉冲用于确定基准方向磁响应值，所述高温诊断子激励对应的成对电流脉冲用于确定高温方向磁响应值；

10、多个所述基准方向磁响应值用于确定所述基准整体磁响应值和所述基准气隙畸变特征值，多个所述高温方向磁响应值用于确定所述高温整体磁响应值和所述高温气隙畸变特征值。

11、进一步地，所述s3包括：根据多个所述基准方向磁响应值与多个所述高温方向磁响应值，确定各诊断方向的方向磁响应下降量；根据各所述方向磁响应下降量相对于所述整体磁响应下降量的方向性偏离量，提取与所述基准气隙畸变特征值和所述高温气隙畸变特征值之间的差异相匹配的方向性下降分量，并根据所述方向性下降分量确定所述气隙热变形对应的可恢复下降量。

12、进一步地，所述s3包括：根据所述方向性下降分量在所述整体磁响应下降量中的占比，确定气隙热变形分配系数；按照所述气隙热变形分配系数对所述整体磁响应下降量进行分解，得到气隙热变形下降分量和剩余下降分量；将所述气隙热变形下降分量确定为所述可恢复下降量，并将所述剩余下降分量用于所述s4中得到所述失磁判定量。

13、进一步地，所述s3中，在确定各诊断方向的方向磁响应下降量之前，获取所述s1中所述转向电机的基准转子电角度，并获取所述s2中所述转向电机的高温转子电角度；根据所述基准转子电角度和所述高温转子电角度，将多个所述基准方向磁响应值和多个所述高温方向磁响应值映射至同一转子电角度坐标系；

14、在所述同一转子电角度坐标系下，对多个所述高温方向磁响应值进行方向匹配，得到与各所述基准方向磁响应值的诊断方向相对应的匹配高温方向磁响应值；根据各所述基准方向磁响应值和对应的所述匹配高温方向磁响应值，确定各诊断方向的方向磁响应下降量。

15、进一步地，所述s2中，在确定所述高温整体磁响应值和所述高温气隙畸变特征值之前，根据所述基准绕组电压数据和所述基准绕组电流数据确定基准等效绕组电阻，并根据所述高温绕组电压数据和所述高温绕组电流数据确定高温等效绕组电阻；

16、根据所述基准等效绕组电阻与所述高温等效绕组电阻之间的差异，确定绕组电阻热漂移分量；根据所述高温绕组电流数据和所述绕组电阻热漂移分量，确定电阻热漂移压降分量；从所述高温绕组电压数据中扣除所述电阻热漂移压降分量，得到热漂移修正后的高温绕组电压数据；根据所述热漂移修正后的高温绕组电压数据和所述高温绕组电流数据，确定所述高温整体磁响应值和所述高温气隙畸变特征值。

17、进一步地，所述s3还包括：当所述转向电机由满足所述高温诊断条件的状态下降至预设恢复温度范围时，向所述定子绕组再次施加所述多方向低转矩诊断激励，并确定多个恢复方向磁响应值和恢复气隙畸变特征值；

18、根据所述恢复气隙畸变特征值相对于所述高温气隙畸变特征值向所述基准气隙畸变特征值回归的部分，确定气隙形变恢复趋势；根据各所述恢复方向磁响应值相对于对应的所述高温方向磁响应值的回升情况，判断所述方向性下降分量是否随所述气隙形变恢复趋势同步回升；

19、将随所述气隙形变恢复趋势同步回升的所述方向性下降分量维持计入所述可恢复下降量；将未随所述气隙形变恢复趋势同步回升的所述方向性下降分量从所述可恢复下降量中剔出，并根据剔出的所述方向性下降分量确定不可恢复下降量；将所述不可恢复下降量用于所述s4中得到所述失磁判定量。

20、进一步地，所述s4包括：当所述整体磁响应下降量满足预设磁响应异常条件时，确定发生磁响应异常事件；当所述气隙热变形下降分量与所述整体磁响应下降量的比值达到预设可恢复占比阈值、且所述失磁判定量处于预设非失磁预警区间时，生成气隙热变形假失磁提示信号，并将所述气隙热变形假失磁提示信号作为所述磁响应异常事件的提示输出结果进行输出；生成与所述磁响应异常事件关联的预警抑制标记，所述预警抑制标记用于将所述磁响应异常事件标识为假失磁事件。

21、进一步地，所述s4之后还包括：在输出所述失磁预警信号后，当所述转向电机下降至预设复核温度范围时，再次施加所述多方向低转矩诊断激励，并采集复核绕组电压数据和复核绕组电流数据；

22、根据所述复核绕组电压数据、所述复核绕组电流数据、所述基准整体磁响应值和所述基准气隙畸变特征值，确定复核整体磁响应下降量、复核气隙畸变特征值和复核可恢复下降量，并根据所述复核整体磁响应下降量剔除所述复核可恢复下降量后的结果确定复核失磁判定量；当所述复核气隙畸变特征值满足预设气隙恢复条件，且所述复核失磁判定量满足所述预设失磁预警条件时，输出磁钢不可逆退磁复核确认信号。

23、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

24、本发明通过在转向电机处于基准温度范围且静止状态时采集基准绕组电压数据、基准绕组电流数据，并确定基准整体磁响应值和基准气隙畸变特征值；在满足高温诊断条件且静止状态时再次采集高温绕组电压数据、高温绕组电流数据，并确定高温整体磁响应值和高温气隙畸变特征值，从而能够建立基准状态与高温状态之间的磁响应对比基础。

25、进一步地，本发明根据基准整体磁响应值与高温整体磁响应值之间的差异确定整体磁响应下降量，并根据基准气隙畸变特征值与高温气隙畸变特征值之间的差异确定气隙热变形对应的可恢复下降量，再从整体磁响应下降量中剔除该可恢复下降量得到失磁判定量，从而可以将高温气隙热变形造成的可恢复磁响应衰减与磁钢不可逆退磁造成的磁响应衰减进行区分，避免单纯根据高温磁响应下降直接判断磁钢失磁，降低假失磁误报风险，提高转向电机磁钢高温失磁预警的准确性。