專利名稱：混合動力汽車電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)及其定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到混合動力汽車的電機安裝。
背景技術(shù)：
近年來，隨著汽車和電子技術(shù)的不斷進步，以內(nèi)燃機和電機為動力的混合動力汽 車有了突破性的進展，其中電機作為混合動力汽車的輔助動力源，關(guān)系到整車的動力 性和穩(wěn)定性，起著舉足輕重的作用。內(nèi)嵌永磁體的永磁同步電機具有高效的可調(diào)速運 行等優(yōu)點，越來越廣泛地應(yīng)用于混合動力汽車上，對電機進行精確控制不但可以提高 電機翠率，還可以提高整車的系統(tǒng)效率，而要對電機進行控制，就必須對電機轉(zhuǎn)子進 行精確定位。混合動力汽車的生產(chǎn)線作為一個特殊的運作環(huán)境，對工位有著嚴(yán)格的時 間和空間要求，對電機轉(zhuǎn)子進行定位涉及到裝配順序、裝配空間、生產(chǎn)效率等諸多因 素，而目前還沒有一種適合汽車生產(chǎn)線特點的自動化的電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)及定位方 法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是提出一種適合汽車生產(chǎn)線特點的混合動力汽車的電機轉(zhuǎn) 子定位系統(tǒng)。
本發(fā)明的混合動力車電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)由檢測單元和標(biāo)定單元組成，所述檢測單 元包括可帶動待定位電機轉(zhuǎn)動的動力裝置、檢測主機、掃描電機條形碼的條形碼掃描 槍、過零點檢測設(shè)備及安裝在待定位電機上的電機轉(zhuǎn)子位置傳感器，所述檢測主機與 動力裝置、條形碼掃描槍、過零點檢測設(shè)備及電機轉(zhuǎn)子位置傳感器連接；所述標(biāo)定單 元包括條形碼掃描槍及標(biāo)定主機，所述標(biāo)定主機與待定位電機的電機控制器相連；所 述檢測主機與標(biāo)定主機分別通過網(wǎng)絡(luò)與可存儲電機條碼編號和轉(zhuǎn)子位置角度值的數(shù) 據(jù)庫服務(wù)器連接。
本發(fā)明的混合動力車電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)中，檢測和標(biāo)定由兩部分設(shè)備分別進行， 檢測主機和標(biāo)定主機利用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行數(shù)據(jù)傳遞，這樣檢測和標(biāo)定可以安排在不 同車間或部門進行作業(yè)，使得生產(chǎn)線的安排更加靈活；另外，電機的條碼與其轉(zhuǎn)子的 位置信息相對應(yīng)，由電腦自動記錄及讀取，杜絕了人工出錯的可能性。
上述檢測主機可以為單片機及其外圍電路，利用具有以太網(wǎng)接口的單片機加上相應(yīng)的存儲電路、A/D轉(zhuǎn)換電路等即可完成相應(yīng)檢測功能，上述電路已經(jīng)被廣泛應(yīng)用， 此處不再贅述。
上述檢測主機還可以為單片機及其外圍電路與電腦的組合，單片機電路與電腦之 間通過CAN網(wǎng)絡(luò)通訊，這樣可以充分利用現(xiàn)有的資源，簡化單片機電路和開發(fā)難度， CAN網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性能強，適合于生產(chǎn)線的復(fù)雜電磁環(huán)境。
上述動力裝置可以為發(fā)動機熱試臺架，該熱試臺架上原本就設(shè)置有可帶動待定位 電機轉(zhuǎn)動的發(fā)動機，可以節(jié)約設(shè)備成本和布置空間，在進行發(fā)動機熱試的同時進行電 機轉(zhuǎn)子位置的檢測，另外發(fā)動機熱試臺架可以精確控制發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，使得電機轉(zhuǎn)子 位置傳感器的檢測結(jié)果更加精確。當(dāng)然，動力裝置也可以為電機等設(shè)備。
上述電機轉(zhuǎn)子位置傳感器為基于渦流效應(yīng)的電渦流位置傳感器，包括探測器和外 側(cè)為正弦曲線形狀的環(huán)狀金屬目標(biāo)盤，所述目標(biāo)盤固定在待定位電機的轉(zhuǎn)子支架上， 與轉(zhuǎn)子一起繞轉(zhuǎn)子支架軸旋轉(zhuǎn)；所述探測器通過探測器支架安裝在待定位電機的定子 上。當(dāng)目標(biāo)盤轉(zhuǎn)動時，在探測器中能產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子位置相對應(yīng)的正弦和余弦兩路位置信
號
上述過零點檢測設(shè)備由可檢測電壓變化的檢測電路和可根據(jù)檢測電路的檢測結(jié) 果發(fā)出控制信號的信號發(fā)生電路組成，所述檢測電路與待定位電機的B、C相電源連接。 當(dāng)檢測電路檢測到B、 C相間的反電動勢過零點的脈沖信號后，信號發(fā)生電路即發(fā)出控 制信號，觸發(fā)電機轉(zhuǎn)子位置傳感器進行采樣作業(yè)。其測量原理如下 一般的永磁無刷 交流電機是由三相逆變橋來驅(qū)動的，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置的不同，為了產(chǎn)生最大的平均轉(zhuǎn)矩， 在一個電角度周期中，具有6個換相狀態(tài)。在任意一個時間段中，電機三相中都只有 兩相導(dǎo)通，每相的導(dǎo)通時間間隔為120。電角度。例如，當(dāng)A相和B相已經(jīng)持續(xù)60。電 角度時，C相不導(dǎo)通。這個換相狀態(tài)將持續(xù)60。電角度，而從B相不導(dǎo)通，至!JC相開始 導(dǎo)通的過程，稱為換相。換相的時刻取決于轉(zhuǎn)子的位置，通過測量不導(dǎo)通相的端電壓， 與電機的繞組中點電壓進行比較，以得到反電動勢的過零點。
本發(fā)明的第二個目的是提出上述混合動力汽車電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)的定位方法。 該定位方法包括檢測和標(biāo)定兩個階段，檢測階段檢測主機控制動力裝置帶動待 定位電機恒速轉(zhuǎn)動，當(dāng)過零點檢測設(shè)備檢測到B、 C相間的反電動勢過零點的脈沖信號 后，即向檢測主機發(fā)出信號以觸發(fā)主機對電機轉(zhuǎn)子位置傳感器的信號采樣，主機對采 樣到的位置信號進行分析和處理后得到電機轉(zhuǎn)子的位置角度值，并連同待定位電機的條碼編號一起上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行存儲；標(biāo)定階段當(dāng)標(biāo)定主機讀取到電機條碼 編號后，會按照條碼編號從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中讀取出對應(yīng)電機的轉(zhuǎn)子位置角度值，并將 該位置角度值寫入至電機控制器中，完成對電機轉(zhuǎn)子的定位 具體來說，上述定位方法包括如下步驟
A:檢測主機利用條形碼掃描槍掃描待定位電機的條碼編號并記錄； B:檢測主機控制動力裝置帶動待定位電機恒速轉(zhuǎn)動；
C:檢測主機控制過零點檢測設(shè)備開始檢測B、 C相間的反電動勢，當(dāng)過零點檢測設(shè) 備檢測到B、 C相間的反電動勢過零點的脈沖信號后，向檢測主機發(fā)出信號； D:檢測主機接收到過零點檢測設(shè)備的信號后，對電機轉(zhuǎn)子位置傳感器的信號進行 采樣、分析和處理后得到此時電機轉(zhuǎn)子的位置角度值并記錄；
E:檢測主機將待定位電機的條碼編號及轉(zhuǎn)子位置角度值上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行 存儲；
F:標(biāo)定主機利用條形碼掃描槍掃描待定位電機的條碼編號，并根據(jù)掃描到的電機
條碼編號從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中讀取出對應(yīng)電機的轉(zhuǎn)子位置角度值； G:標(biāo)定主機將電機的轉(zhuǎn)子位置角度值寫入至電機控制器。
在上述D步驟中，檢測主機得到電機轉(zhuǎn)子的位置角度值后，判斷該位置角度值是否
正確，如果正確，則進行記錄，否則執(zhí)行B、 C步驟重新采樣。在電機出廠時，電機廠 家根據(jù)工藝生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)會給出一個電機轉(zhuǎn)子位置角度的經(jīng)驗值或范圍，檢測主機可以參 考該值進行核對和校驗。
本發(fā)明的混合動力汽車的電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)可以靈活地安排在生產(chǎn)線上，并且杜 絕了人工的測量失誤，可以對電機轉(zhuǎn)子進行精確定位，提高電機的性能，其定位方法 簡單，可靠，適合應(yīng)用于混合動力汽車的生產(chǎn)線上。


圖1是實施例1的電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是實施例1的電機轉(zhuǎn)子位置傳感器的安裝示意圖； 圖3是實施例2的電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例和附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明。
實施例1:如圖1所示，本實施例的混合動力車電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)由檢測單元和標(biāo)定單元組 成，所述檢測單元包括可帶動待定位電機轉(zhuǎn)動的發(fā)動機及控制發(fā)動機運轉(zhuǎn)的發(fā)動機熱 試臺架控制系統(tǒng)、檢測主機、掃描電機條形碼的條形碼掃描槍、過零點檢測設(shè)備及安 裝在待定位電機上的電機轉(zhuǎn)子位置傳感器，所述檢測主機與發(fā)動機熱試臺架控制系 統(tǒng)、條形碼掃描槍、過零點檢測設(shè)備及電機轉(zhuǎn)子位置傳感器連接；所述標(biāo)定單元包括 條形碼掃描槍及標(biāo)定主機，所述標(biāo)定主機與待定位電機的電機控制器相連；所述檢測 主機與標(biāo)定主機分別通過網(wǎng)絡(luò)與可存儲電機條碼編號和轉(zhuǎn)子位置角度值的數(shù)據(jù)庫服 務(wù)器連接。
檢測主機為帶有網(wǎng)絡(luò)接口的單片機及其外圍電紐。
所述過零點檢測設(shè)備由可檢測電壓變化的檢測電路和可根據(jù)檢測電路的檢測結(jié) 果發(fā)出控制信號的信號發(fā)生電路組成，所述檢測電路與待定位電機的B、 C相電源連 接。
如圖2所示，所述電機轉(zhuǎn)子位置傳感器為基于渦流效應(yīng)的電渦流位置傳感器，包 括探測器2和外側(cè)為正弦曲線形狀的環(huán)狀金屬目標(biāo)盤1，所述目標(biāo)盤1固定在待定位 電機的轉(zhuǎn)子支架7上，與轉(zhuǎn)子4 一起繞轉(zhuǎn)子支架軸6旋轉(zhuǎn)；所述探測器2通過探測器 安裝支架5安裝在待定位電機的定子3上。
本實施例的混合動力汽車的電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)的定位方法包括如下步驟-
A:檢測主機利用條形碼掃描槍掃描待定位電機的條碼編號并記錄；
B:檢測主機控制動力裝置帶動待定位電機恒速轉(zhuǎn)動， 一般為800轉(zhuǎn)/分鐘；
C:檢測主機控制過零點檢測設(shè)備開始檢測B、 C相間的反電動勢，當(dāng)過零點檢測設(shè)
備檢測到B、 C相間的反電動勢過零點的脈沖信號后，向檢測主機發(fā)出信號；
D:檢測主機接收到過零點檢測設(shè)備的信號后，對電機轉(zhuǎn)子位置傳感器的信號進行
采樣、分析和處理后得到此時電機轉(zhuǎn)子的位置角度值并記錄；
E:檢測主機將待定位電機的條碼編號及轉(zhuǎn)子位置角度值上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行 存儲；
F:標(biāo)定主機利用條形碼掃描槍掃描待定位電機的條碼編號，并根據(jù)掃描到的電機 條碼編號從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中讀取出對應(yīng)電機的轉(zhuǎn)子位置角度值； G:標(biāo)定主機將電機的轉(zhuǎn)子位置角度值寫入至電機控制器。 實施例2:
7如圖3所示，本實施例與實施例1不同的是，本實施例的檢測主機為檢測裝置與 電腦的組合，所述檢測裝置由單片機及其外圍電路構(gòu)成，檢測裝置與電腦之間通過 CAN網(wǎng)絡(luò)通訊，這樣可以充分利用現(xiàn)有的資源，簡化單片機電路和開發(fā)難度，CAN網(wǎng) 絡(luò)的抗干擾性能強，適合于生產(chǎn)線的復(fù)雜電磁環(huán)境。
權(quán)利要求
1、一種混合動力車電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)，其特征在于該定位系統(tǒng)由檢測單元和標(biāo)定單元組成，所述檢測單元包括可帶動待定位電機轉(zhuǎn)動的動力裝置、檢測主機、掃描電機條形碼的條形碼掃描槍、過零點檢測設(shè)備及安裝在待定位電機上的電機轉(zhuǎn)子位置傳感器，所述檢測主機與動力裝置、條形碼掃描槍、過零點檢測設(shè)備及電機轉(zhuǎn)子位置傳感器連接；所述標(biāo)定單元包括條形碼掃描槍及標(biāo)定主機，所述標(biāo)定主機與待定位電機的電機控制器相連；所述檢測主機與標(biāo)定主機分別通過網(wǎng)絡(luò)與可存儲電機條碼編號和轉(zhuǎn)子位置角度值的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的混合動力車電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)，其特征在于所述檢測主機為單片機及其外圍電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的混合動力車電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)，其特征在于所述檢測主機為單片機及其外圍電路與電腦的組合，單片機電路與電腦之間通過CAN網(wǎng)絡(luò)通訊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的混合動力車電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)，其特征在于所述動力裝置為發(fā)動機熱試臺架。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的混合動力車電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)，其特征在于所述電機轉(zhuǎn)子位置傳感器為基于渦流效應(yīng)的電渦流位置傳感器，包括探測器和外側(cè)為正弦曲線形狀的環(huán)狀金屬目標(biāo)盤，所述目標(biāo)盤固定在待定位電機的轉(zhuǎn)子支架上，與轉(zhuǎn)子一起繞轉(zhuǎn)子支架軸旋轉(zhuǎn)；所述探測器通過探測器支架安裝在待定位電機的定子上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的混合動力車電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)，其特征在于所述過零點檢測設(shè)備由可檢測電壓變化的檢測電路和可根據(jù)檢測電路的檢測結(jié)果發(fā)出控制信號的信號發(fā)生電路組成，所述檢測電路與待定位電機的B、 C相電源連接。
7、 一種混合動力車電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)的定位方法，其特征在于該方法包括檢測和標(biāo)定兩個階段，檢測階段檢測主機控制動力裝置帶動待定位電機恒速轉(zhuǎn)動，當(dāng)過零點檢測設(shè)備檢測到B、 C相間的反電動勢過零點的脈沖信號后，即向檢測主機發(fā)出信號以觸發(fā)主機對電機轉(zhuǎn)子位置傳感器的信號采樣，主機對采樣到的位置信號進行分析和處理后得到電機轉(zhuǎn)子的位置角度值，并連同待定位電機的條碼編號一起上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行存儲；標(biāo)定階段當(dāng)標(biāo)定主機讀取到電機條碼編號后，會按照條碼編號從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中讀取出對應(yīng)電機的轉(zhuǎn)子位置角度值，并將該位置角度值寫入至電機控制器中，完成對電機轉(zhuǎn)子的定位。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的混合動力車電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)的定位方法，其特征在于包括如下步驟A:檢測主機利用條形碼掃描槍掃描待定位電機的條碼編號并記錄；B:檢測主機控制動力裝置帶動待定位電機恒速轉(zhuǎn)動；C:檢測主機控制過零點檢測設(shè)備開始檢測B、 C相間的反電動勢，當(dāng)過零點檢測設(shè)備檢測到B、 C相間的反電動勢過零點的脈沖信號后，向檢測主機發(fā)出信號；D:檢測主機接收到過零點檢測設(shè)備的信號后，對電機轉(zhuǎn)子位置傳感器的信號進行采樣、分析和處理后得到此時電機轉(zhuǎn)子的位置角度值并記錄；E:檢測主機將待定位電機的條碼編號及轉(zhuǎn)子位置角度值上傳至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行存儲；F:標(biāo)定主機利用條形碼掃描槍掃描待定位電機的條碼編號，并根據(jù)掃描到的電機條碼編號從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中讀取出對應(yīng)電機的轉(zhuǎn)子位置角度值；G:標(biāo)定主機將電機的轉(zhuǎn)子位置角度值寫入至電機控制器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的混合動力車電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)的定位方法，其特征在于D步驟中，檢測主機得到電機轉(zhuǎn)子的位置角度值后，判斷該位置角度值是否正確，如果正確，則進行記錄，否則執(zhí)行B、 C步驟重新采樣。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提出一種適合汽車生產(chǎn)線特點的混合動力汽車的電機轉(zhuǎn)子定位系統(tǒng)及其定位方法。該定位系統(tǒng)由檢測單元和標(biāo)定單元組成，檢測單元包括可帶動待定位電機轉(zhuǎn)動的動力裝置、檢測主機、條形碼掃描槍、過零點檢測設(shè)備及安裝在待定位電機上的電機轉(zhuǎn)子位置傳感器，檢測主機與動力裝置、條形碼掃描槍、過零點檢測設(shè)備及電機轉(zhuǎn)子位置傳感器連接；標(biāo)定單元包括條形碼掃描槍及標(biāo)定主機，標(biāo)定主機與待定位電機的電機控制器相連；檢測主機與標(biāo)定主機分別通過網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接。檢測主機通過過零點檢測設(shè)備和電機轉(zhuǎn)子位置傳感器來檢測電機轉(zhuǎn)子的位置角度值，并將該位置角度值傳送至標(biāo)定主機，進而寫入至電機控制器中，完成對電機轉(zhuǎn)子的定位。
文檔編號H02P6/14GK101594107SQ20091004075
公開日2009年12月2日 申請日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月1日
發(fā)明者波 宋 申請人:奇瑞汽車股份有限公司