介绍三种新能源汽车电机在工程应用中定子的温度修正补偿模型

首先部分同行可能会有个疑问：既然有定子温度传感器，为什么还要做定子温度的修正模型？在此谈一下其必要性，如下。

• 电机定子的温度传感器测量值不一定是绕组中最高的温度点，需要修正补充来确定定子绕组的最高温度，以免任何运行条件下电机损坏。
• 当定子温度传感器出现问题，需要估算出定子的温度，以便电机支持车辆跛行。

下面介绍三种在工程应用中定子的温度修正补偿模型。

1. 模型Ⅰ

转子速度越高时，周围空气对整个定子绕组的冷却效果越是不均衡的，因此，定子温度传感器所测温度与绕组实际温度偏差较大。模型Ⅰ基于定子温度测量值，通过与电机转速相关联来修正定子温度。如图1所示。

图1. 基于定子温度测量值和转子速度的定子温度修正模型（图中:T为温度）

2. 模型Ⅱ

基于热等效回路模型，通过定子电流和转子速度来计算出定子温度的补偿值，来修正定子测量温度。

图2. 基于定子温度测量值、相电流和转子速度的定子温度修正模型

根据热等效回路模型，参考“新能源汽车电机控制器温度计算及其模型-DC电容篇”的公式推导过程，可得：

根据上述公式，可得ST-Filter模型如图3所示

图3. ST-Filter模型

3. 模型Ⅲ

基于热等效回路模型，通过电机控制器冷却液温度、相电流和转子速度来估算定子温度。

图4. 基于冷却液温度测量值、相电流和转子速度的定子温度计算模型

考虑到冷却液温度的骤然变化，为了避免定子温度的计算值也变化过快，故模型Ⅲ中冷却液测量温度值也进行了ST-filter模块滤波处理，同模型Ⅱ的ST模型。

4. 工程应用分析

1)模型Ⅰ结构简单，没有考虑相电流的影响，工程应用中标定工作量较少，相比于模型Ⅱ，其动态精度较低。

2）热容充满的时间常数，即Tau，随着转子速度和相电流的变化而变化，可通过FEA仿真获取，且不同的电机，其值也不同。

3)ST-Filter 模块中的 △T_offset查询表随着转子速度和相电流的变化而变化，可通过FEA仿真获取定子绕组在不同工况的最高温度位置点，再在台架或整车上来标定修正△T_offset查询表。

4)考虑ST模块中T_offset初始化值，在电机控制器掉电关机持续的时间超过n个τ以后，被视为稳态，即热平衡，电机定子的温度与冷却液的温度相同。对于ST-Filter模块，在建模时需要考虑以下几点：

-.读取断电时间长度，用于判定电机定子的温度是否达到热平衡；

-.若电机控制器断电后重启动，定子的温度达到了热平衡，则模型Ⅱ中T_offset 的初始化值设置为0，模型Ⅲ中T_offset 的初始化值设置为冷却液温度值。

-.若电机控制器断电后重启动，定子温度未达到热平衡，则电机控制器有必要在断电之前将最新的T_offset存储在NVM中，并考虑n个τ内冷却掉的温度, 例如：用时间长度来查表修正NVM中T_offset值，最后这个值才用于T_offset的初始化值。