一种电机温度监测系统的响应测量系统及测量方法

技术领域

本发明属于电机技术领域，涉及一种电机温度监测系统的响应测量系统及测量方法。

背景技术

新能源车用电机上通常带有温度传感器，现有技术中的一种电机定子温度监测的功能是实时监测电机运行时的温度，确保电机温度过热时控制器启动保护指令。基于该温度监测功能，电机中的温度监测系统的响应性能则显得非常重要，如果温度监测系统的响应时间过大，会造成电机过温引起风险或电机保护过度影响电机发挥性能，在温度监测系统的开发及认可时需要对该响应特性进行细致的评估。

现有技术中的温度监测系统响应的评估，通常采用以下两种方法：

(1)根据供应商提供的温度传感器零件的热时间常数、温度传感器/铜线连接的经验响应延迟去估温度监测系统的响应特性；

(2)制作特殊测温电机进行台架测量，通过台架反馈的温度传感器及其它温度测点信号去判断温度响应特性。

采用以上两种方法对温度监测系统响应的测试具有诸多不利，若过多依据供应商提供的热时间常数及温度传感器/铜线连接经验的响应延迟会导致判断的温度响应误差过大；若采用特殊测温电机进行台架测量又过于复杂，且无法大量重复验证多种温度监测系统的结构。因此，需要开发一套快速评估温度监测系统响应的测试系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机温度监测系统的响应测量系统及测量方法，以解决现有技术中的电机温度监测系统的响应测量不准确、台架测量过于复杂的问题。

为解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种电机温度监测系统的响应测量系统，包括线圈绕组、热敏电阻温度传感器、测温元件、热源以及处理单元；

所述热敏电阻温度传感器用于测量所述线圈绕组的温度；

所述测温元件用于测量所述线圈绕组上靠近所述热敏电阻温度传感器的测量点的温度；

所述热源用于对所述线圈绕组加热；

所述处理单元与所述热敏电阻温度传感器以及所述测温元件通信连接；

所述处理单元用于根据所述测温元件测得的温度数据，以及所述热敏电阻温度传感器的测量数据得到所述电机温度监测系统的响应常数值tau。

可选的，所述处理单元还用于将所述热敏电阻温度传感器的测量数据转换为所述热敏电阻温度传感器的温度数据，并获取所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线L1；

获取所述测温元件的时间与温度的映射关系曲线L2；

以及，所述处理单元根据所述L1与所述L2得到所述电机温度监测系统的响应常数值tau。

可选的，所述处理单元包括数据采集器、温度转换电路以及上位机；

所述数据采集器用于读取所述测温元件测得的温度数据；

所述温度转换电路用于采集所述热敏电阻温度传感器的测量数据并转换得到所述热敏电阻温度传感器的温度数据；

所述热敏电阻温度传感器的信号输出端连接于所述温度转换电路的输入端，所述温度转换电路的输出端通信连接于所述上位机；

所述数据采集器的信号输入端连接于所述测温元件，所述数据采集器的信号输出端通信连接于所述上位机；

所述上位机用于获取所述L1；

获取所述L2；以及，根据所述L1与所述L2得到所述电机温度监测系统的响应常数值tau。

可选的，所述tau通过拟合方程式得到，所述拟合方程式为：

Tsensor(t1)＝Tsensor(t0)+[Tactual(t1)-Tsensor(t0)]*(1-e(-[t1-t0]/tau))

其中，t0和t1为时间，Tsensor(t1)为t1时刻的拟合温度，Tsensor(t0)为t0时刻的拟合温度，Tactual(t1)为t1时刻所述测温元件测得的温度。

可选的，所述温度转换电路为电阻-电势信号转换电路。

可选的，所述线圈绕组的加热位置靠近所述热敏电阻温度传感器的测量点。

可选的，所述测温元件为接触式温度测量元件或非接触式温度测量元件。

可选的，所述接触式温度测量元件为热电偶，所述非接触式温度测量元件为红外测温仪。

可选的，还包括温度传感器支架，所述温度传感器支架的一端固定连接于所述线圈绕组上，另一端连接于所述温度传感器的输入端。

可选的，所述测温元件为热电偶，所述线圈绕组上与所述温度传感器支架连接的部分开设有一沟槽，所述热电偶埋设于所述沟槽内；

或者，所述测温元件为红外测温仪，所述红外测温仪与所述线圈绕组间隔设置，且所述红外测温仪的探测区域覆盖于所述线圈绕组上。

本发明的第二方面提供一种电机温度监测系统的响应测量方法，用于所述电机的定子的温度监测，包括以下步骤：

S1：采用热源对线圈绕组进行加热；

S2：采用热敏电阻温度传感器测量所述线圈绕组的温度，并通过温度转换电路输出所述热敏电阻温度传感器的测量数据；

S3：采用测温元件测量所述线圈绕组上靠近所述热敏电阻温度传感器的测量点的实际温度，并通过数据采集器输出所述测温元件的测量数据；

S4：上位机根据所述温度转换电路输出的数据建立所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线，所述上位机根据所述数据采集器输出的数据建立所述测温元件的时间与温度的映射关系曲线；

S5：所述上位机在拟合方程式中输入输入值tau拟合所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线，并输出所述拟合方程式拟合出所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线时的所述输入值tau，作为所述热敏电阻温度传感器的等效热响应时间常数；

所述拟合方程式为：

Tsensor(t1)＝Tsensor(t0)+[Tactual(t1)-Tsensor(t0)]*(1-e(-[t1-t0]/tau))

其中，t0和t1为时间，Tsensor(t1)为t1时刻的拟合温度，Tsensor(t0)为t0时刻的拟合温度，Tactual(t1)为t1时刻所述测温元件测得的温度。

可选的，所述输入值tau采用人工输入或所述上位机自动生成的方式输入。

可选的，所述测温元件为热电偶。

可选的，所述S1具体包括：

将所述线圈绕组浸入高温恒温的油槽对所述线圈绕组上靠近所述热敏电阻温度传感器的位置进行加热；

或者，将所述线圈绕组上的同一相下的导线分别连接一低压直流电源的正负极对所述线圈绕组上靠近所述热敏电阻温度传感器的位置进行加热；

或者，在靠近所述线圈绕组的位置设置一热风生成装置，通过所述热风生成装置生成的热风对所述线圈绕组上靠近所述热敏电阻温度传感器的位置进行加热。

可选的，在所述拟合方程式中所述t0时刻至所述t1时刻的时间间隔内，所述测温元件测得的温度数据的变化量为100℃。

与现有技术相比，本发明提供了一种电机温度监测系统的响应测量系统及测量方法，所述电机温度监测系统的响应测量系统包括线圈绕组、热敏电阻温度传感器、测温元件、热源、数据采集器、温度转换电路及上位机，所述数据采集器用于读取所述测温元件测得的温度数据，所述温度转换电路用于采集所述热敏电阻温度传感器的测量数据并转换得到所述热敏电阻温度传感器的温度数据，所述热敏电阻温度传感器的信号输出端连接于所述温度转换电路的输入端，所述温度转换电路的输出端通信连接于所述上位机，所述数据采集器的信号输入端连接于所述测温元件，所述数据采集器的信号输出端通信连接于所述上位机，所述上位机中存储有拟合方程式，所述上位机用于：绘制所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线，绘制所述测温元件的时间与温度的映射关系曲线，在拟合方程式中输入输入值tau拟合所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线，并输出所述拟合方程式拟合出所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线时的所述输入值tau。可以模拟电机定子的线圈绕组、温度传感器及温度传感器支架等局部实际结构，可以在较短的时间内快速获得电机温度监测系统的响应特性，并可以快速替换不同的温度传感器进行测量。该测量系统解决了现有技术中存在的测量误差过大、台架测量过于复杂的问题，显著提高了电机温度监测系统的响应测量的测量效率，大大降低了测量样本的尺寸和测量成本。

本发明提供了一种电机温度监测系统的响应测量方法，通过采用热敏电阻温度传感器测量所述线圈绕组的温度，并通过温度转换电路输出所述热敏电阻温度传感器的测量数据，采用测温元件测量所述线圈绕组上靠近所述热敏电阻温度传感器的测量点的实际温度，并通过数据采集器输出所述测温元件的测量数据，上位机根据所述温度转换电路输出的数据建立所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线，所述上位机根据所述数据采集器输出的数据建立所述测温元件的时间与温度的映射关系曲线，所述上位机在拟合方程式中输入输入值tau拟合所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线，并输出所述拟合方程式拟合出所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线时的所述输入值tau，作为所述热敏电阻温度传感器的等效热响应时间常数，该方法可以模拟电机定子的线圈绕组、温度传感器及温度传感器支架等局部实际结构，可以在较短的时间内快速获得电机温度监测系统的响应特性，并可以快速替换不同的温度传感器进行测量。该测量方法解决了现有技术中存在的测量误差过大、台架测量过于复杂的问题，显著提高了电机温度监测系统的响应测量的测量效率，大大降低了测量样本的尺寸和测量成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种电机温度监测系统的响应测量系统的主体部分的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线和测温元件的时间与温度的映射关系曲线的对比示意图；

其中，10-热敏电阻温度传感器；11-线圈绕组；12-线圈绕组的加热位置；13-温度传感器支架；14-测温元件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种电机温度监测系统的响应测量系统及测量方法作进一步详细说明。根据权利要求书和下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

实施例一

图1是本发明实施例提供的一种电机温度监测系统的响应测量系统的主体部分的结构示意图，图2是本发明实施例提供的一种热敏电阻温度传感器10的时间与温度的映射关系曲线和测温元件14的时间与温度的映射关系曲线的对比示意图。请参考图1以及图2，本发明实施例一提供了一种电机温度监测系统的响应测量系统，包括线圈绕组11、热敏电阻温度传感器10、测温元件14、热源以及处理单元。所述热敏电阻温度传感器10用于测量所述线圈绕组11的温度。所述测温元件14用于测量所述线圈绕组11上靠近所述热敏电阻温度传感器10的测量点的温度。所述热源用于对所述线圈绕组11加热，所述处理单元与所述热敏电阻温度传感器10以及所述测温元件14通信连接。所述处理单元用于根据所述测温元件14测得的温度数据，以及所述热敏电阻温度传感器10的测量数据得到所述电机温度监测系统的响应常数值tau。

可选地，所述处理单元还用于将所述热敏电阻温度传感器10的测量数据转换为所述热敏电阻温度传感器10的温度数据，并获取所述热敏电阻温度传感器10的时间与温度的映射关系曲线L1。还可获取所述测温元件14的时间与温度的映射关系曲线L2。以及，所述处理单元根据所述L1与所述L2得到所述电机温度监测系统的响应常数值tau。

可选地，所述处理单元包括数据采集器、温度转换电路以及上位机。所述数据采集器用于读取所述测温元件14测得的温度数据，所述温度转换电路用于采集所述热敏电阻温度传感器10的测量数据并转换得到所述热敏电阻温度传感器10的温度数据。所述热敏电阻温度传感器10的信号输出端连接于所述温度转换电路的输入端，所述温度转换电路的输出端通信连接于所述上位机。所述数据采集器的信号输入端连接于所述测温元件14，所述数据采集器的信号输出端通信连接于所述上位机。所述上位机用于获取所述L1，还可获取所述L2。以及，根据所述L1与所述L2得到所述电机温度监测系统的响应常数值tau。

可选地，所述tau通过拟合方程式得到，所述拟合方程式为：

Tsensor(t1)＝Tsensor(t0)+[Tactual(t1)-Tsensor(t0)]*(1-e(-[t1-t0]/tau))

其中，t0和t1为时间，Tsensor(t1)为t1时刻的拟合温度，Tsensor(t0)为t0时刻的拟合温度，Tactual(t1)为t1时刻所述测温元件14测得的温度。

通过所述输入值tau间接反映所述热敏电阻温度传感器10的自身温度响应能力，来评估电机温度监测系统的响应能力，可以模拟电机定子的线圈绕组11、温度传感器及温度传感器支架13等局部实际结构，可以在较短的时间内快速获得电机温度监测系统的响应特性，并可以快速替换不同的温度传感器进行测量。该测量系统解决了现有技术中存在的测量误差过大、台架测量过于复杂的问题，显著提高了电机温度监测系统的响应测量的测量效率，大大降低了测量样本的尺寸和测量成本。

进一步，所述温度转换电路为电阻-电势信号转换电路。

进一步，所述线圈绕组的加热位置12靠近所述热敏电阻温度传感器10的测量点。以在短时间内获得测量结果，可以提高测量效率。应该意识到图1中的线圈绕组的加热位置12仅用于示意，在实践中线圈绕组的加热位置12也可以在线圈绕组11上的其他位置。

进一步，所述测温元件14为接触式温度测量元件或非接触式温度测量元件。

进一步，所述上位机为PC机或工控机。

进一步，所述接触式温度测量元件为热电偶，所述非接触式温度测量元件为红外测温仪。热电偶的热容非常小，可以等效认为热电偶测得的温度数据为所述热敏电阻温度传感器10的测量点的实际温度。应该意识到这样的限定仅用于举例说明所述接触式温度测量元件和所述非接触式温度测量元件的具体种类，在实践中，所述接触式温度测量元件也可以是光纤式温度传感器，所述非接触式温度测量元件也可以是精密辐射高温计。

进一步，还包括温度传感器支架13，所述温度传感器支架13的一端固定连接于所述线圈绕组11上，另一端连接于所述温度传感器的输入端。

进一步，所述测温元件14为热电偶，所述线圈绕组11上与所述温度传感器支架13连接的部分开设有一沟槽，所述热电偶埋设于所述沟槽内，以使接触式测温元件14的温度测量结果更加准确，从而提高了电机温度监测系统的响应测量系统的准确性。

或者，所述测温元件14为红外测温仪，所述红外测温仪与所述线圈绕组11间隔设置，且所述红外测温仪的探测区域覆盖在所述线圈绕组11上。以避免所述红外测温仪的探测区域还覆盖在其他物体上，比如温度传感器支架13，可以提高电机温度监测系统的响应测量系统的准确性。

实施例二

本发明提供了一种电机温度监测系统的响应测量方法，用于所述电机的定子的温度监测，包括以下步骤：

S1:采用热源对线圈绕组11进行加热；

S2：采用热敏电阻温度传感器10测量所述线圈绕组11的温度，并通过温度转换电路输出所述热敏电阻温度传感器10的测量数据；

S3：采用测温元件14测量所述线圈绕组11上靠近所述热敏电阻温度传感器10的测量点的实际温度，并通过数据采集器输出所述测温元件14的测量数据；

S4：上位机根据所述温度转换电路输出的数据建立所述热敏电阻温度传感器10的时间与温度的映射关系曲线，所述上位机根据所述数据采集器输出的数据建立所述测温元件14的时间与温度的映射关系曲线；

S5：所述上位机在拟合方程式中输入输入值tau拟合所述热敏电阻温度传感器10的时间与温度的映射关系曲线，并输出所述拟合方程式拟合出所述热敏电阻温度传感器10的时间与温度的映射关系曲线时的所述输入值tau，作为所述热敏电阻温度传感器10的等效热响应时间常数；

所述拟合方程式为：

T

其中，t

该方法可以模拟电机定子的线圈绕组11、温度传感器及温度传感器支架13等局部实际结构，可以在较短的时间内快速获得电机温度监测系统的响应特性，并可以快速替换不同的温度传感器进行测量。该测量方法解决了现有技术中存在的测量误差过大、台架测量过于复杂的问题，显著提高了电机温度监测系统的响应测量的测量效率，大大降低了测量样本的尺寸和测量成本。

进一步，所述输入值tau采用人工输入或所述上位机自动生成的方式输入。

进一步，所述测温元件14为热电偶。热电偶的热容非常小，可以等效认为热电偶测得的温度数据为所述热敏电阻温度传感器10的测量点的实际温度。应该意识到这样的限定仅用于举例说明所述测温元件14的种类，所述测温元件14也可以为红外测温仪等测量准确性高的温度测量元件。

进一步，热源对线圈绕组11进行加热的方式可以采用以下几种方式：

将所述线圈绕组11浸入高温恒温的油槽对所述线圈绕组11上靠近所述热敏电阻温度传感器10的位置进行加热；

或者，将所述线圈绕组11上的同一相下的导线分别连接一低压直流电源的正负极对所述线圈绕组11上靠近所述热敏电阻温度传感器10的位置进行加热；

或者，在靠近所述线圈绕组11的位置设置一热风生成装置，通过所述热风生成装置生成的热风对所述线圈绕组11上靠近所述热敏电阻温度传感器10的位置进行加热。

应该意识到这样的限定仅用于举例说明热源对线圈绕组11进行加热的方式，热源对线圈绕组11进行加热的方式还可以采用红外辐射加热等方式进行加热。

进一步，在所述拟合方程式中从t

综上所述，本发明提供了一种电机温度监测系统的响应测量系统及测量方法，所述电机温度监测系统的响应测量系统包括线圈绕组、热敏电阻温度传感器、测温元件、热源、数据采集器、温度转换电路及上位机，所述数据采集器用于读取所述测温元件测得的温度数据，所述温度转换电路用于采集所述热敏电阻温度传感器的测量数据并转换得到所述热敏电阻温度传感器的温度数据，所述热敏电阻温度传感器的信号输出端连接于所述温度转换电路的输入端，所述温度转换电路的输出端通信连接于所述上位机，所述数据采集器的信号输入端连接于所述测温元件，所述数据采集器的信号输出端通信连接于所述上位机，所述上位机中存储有拟合方程式，所述上位机用于：绘制所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线，绘制所述测温元件的时间与温度的映射关系曲线，在拟合方程式中输入输入值tau拟合所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线，并输出所述拟合方程式拟合出所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线时的所述输入值tau。可以模拟电机定子的线圈绕组、温度传感器及温度传感器支架等局部实际结构，可以在较短的时间内快速获得电机温度监测系统的响应特性，并可以快速替换不同的温度传感器进行测量。该测量系统解决了现有技术中存在的测量误差过大、台架测量过于复杂的问题，显著提高了电机温度监测系统的响应测量的测量效率，大大降低了测量样本的尺寸和测量成本。

本发明提供了一种电机温度监测系统的响应测量方法，通过采用热敏电阻温度传感器测量所述线圈绕组的温度，并通过温度转换电路输出所述热敏电阻温度传感器的测量数据，采用测温元件测量所述线圈绕组上靠近所述热敏电阻温度传感器的测量点的实际温度，并通过数据采集器输出所述测温元件的测量数据，上位机根据所述温度转换电路输出的数据建立所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线，所述上位机根据所述数据采集器输出的数据建立所述测温元件的时间与温度的映射关系曲线，所述上位机在拟合方程式中输入输入值tau拟合所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线，并输出所述拟合方程式拟合出所述热敏电阻温度传感器的时间与温度的映射关系曲线时的所述输入值tau，作为所述热敏电阻温度传感器的等效热响应时间常数，该方法可以模拟电机定子的线圈绕组、温度传感器及温度传感器支架等局部实际结构，可以在较短的时间内快速获得电机温度监测系统的响应特性，并可以快速替换不同的温度传感器进行测量。该测量方法解决了现有技术中存在的测量误差过大、台架测量过于复杂的问题，显著提高了电机温度监测系统的响应测量的测量效率，大大降低了测量样本的尺寸和测量成本。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的测量方法而言，由于其采用的测量系统与实施例公开的系统部分相对应，所以对其中涉及的测量系统描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。