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技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种电机零位检测方法及装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，纯电动汽车因其零污染、零排放等优点 越来越受到人们的喜爱，且随着科学技术的不断发展，纯电动汽车在近 几年也发展迅速。纯电动汽车的动力单元包括电池、电机控制器及电机 等，该电机可以包括转子、定子和旋转变压器。例如，永磁同步电机 (Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)包括旋转变压器，且具 有系统效率高和功率密度大等优点，被广泛使用在纯电动汽车中。当电 机控制器精确控制电机时，需要通过旋转变压器的转子的位置获得电机 的转子的位置，由于电机的安装工艺，通常旋转变压器的转子的零点位 置与电机的转子的零点位置之间存在偏差，所述偏差为电机的转子的零 位。因此，在电机工作前需要检测电机的转子的零位。

现有技术中，可以直接采用直流定位法，即给电机定子三相绕组中 通入合适大小的直流电，其中A相绕组为输入，B、C相绕组输出，借助 于转子永磁磁极使电机停留在A相绕组位置，即电机的零点位置,然后根 据与电机的转子同轴的旋转变压器的转子，读出旋转变压器的转子的位 置就是电机的转子的零位；还可以采用电流闭环的定位方式检测电机的 转子的零位。

但是，现有技术中检测电机的转子的零位方法需要通过逆变器、外 部高压供电电源和特定的软件程序控制电机，且电机的转子轴上存在摩 擦，因此，控制电机的复杂度较高，检测电机的转子的零位的精度较低。

发明内容

本发明的实施例提供一种电机零位检测方法及装置，能够有效降低 控制电机的复杂度，提高检测电机的转子的零位的精度。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例的第一方面，提供一种电机零位检测方法，包括：

电机向示波器传输反电动势信号，所述反电动势信号用于表示所述 电机的转子旋转产生的感应电动势的信号；

电机控制器向所述示波器传输Z脉冲信号，所述Z脉冲信号用于表 示所述电机的旋转变压器的转子旋转时零点位置的信号，所述电机包括 旋转变压器的转子；

处理器从所述示波器获取所述反电动势信号的时长与从所述反电动 势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长；

所述处理器根据所述反电动势信号的时长与从所述反电动势信号的 零点到所述Z脉冲信号的时长的差获取所述电机的转子的零位。

结合第一方面，在第一种可实现方式中，所述电机向示波器传输反 电动势信号包括：

测功机带动所述电机旋转产生反电动势，所述电机通过三相线中任 意两相线向所述示波器传输所述反电动势信号。

结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，在所述电机控制 器向所述示波器传输Z脉冲信号之前，所述方法还包括：

所述电机控制器向所述电机的旋转变压器传输励磁信号；

所述电机的旋转变压器根据所述励磁信号产生反馈信号；

所述电机的旋转变压器通过信号线向所述电机控制器传输所述反馈 信号，所述反馈信号包括正弦反馈信号和余弦反馈信号。

结合第二种可实现方式，在第三种可实现方式中，所述电机控制器 向所述示波器传输Z脉冲信号包括：

所述电机控制器根据旋转变压器解码电路对所述反馈信号解码产生 所述Z脉冲信号，所述电机控制器包括所述旋转变压器解码电路；

所述电机控制器通过所述旋转变压器解码电路的NM管脚向所述示波 器传输所述Z脉冲信号。

结合第一方面，第一至第三种可实现方式中任意一种，在第四种可 实现方式中，所述处理器根据所述反电动势信号的时长与从所述反电动 势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长的差获取所述电机的转子的零位 包括：

根据所述反电动势信号的时长和从所述反电动势信号的零点到所述 Z脉冲信号的时长，通过第一公式获取所述电机的转子的零位，

所述第一公式为：

θ = t T × 2 π - π 6 ]]>

其中，所述θ表示电机的转子的零位，所述t表示所述从所述反电动 势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长，所述T表示所述反电动势信号的 时长，所述2π表示正弦周期的物理角度，所述表示所述电机的转子的 相电压信号相对于所述电机的转子的线电压信号的延迟。

第二方面，提供一种电机零位检测装置，包括：

电机，用于向示波器传输反电动势信号，所述反电动势信号用于表 示所述电机的转子旋转产生的感应电动势的信号；

电机控制器，用于向所述示波器传输Z脉冲信号，所述Z脉冲信号 用于表示所述电机的旋转变压器的转子旋转时零点位置的信号，所述电 机包括旋转变压器的转子；

处理器，用于从所述示波器获取所述反电动势信号的时长与从所述 反电动势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长；

所述处理器还用于根据所述反电动势信号的时长与从所述反电动势 信号的零点到所述Z脉冲信号的时长的差获取所述电机的转子的零位。

结合第二方面，在第一种可实现方式中，所述电机具体用于：

测功机带动所述电机旋转产生反电动势，所述电机通过三相线中任 意两相线向所述示波器传输所述反电动势信号。

结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，

所述电机控制器还用于：向所述电机的旋转变压器传输励磁信号；

所述电机的旋转变压器用于：根据所述励磁信号产生反馈信号；

所述电机的旋转变压器还用于：通过信号线向所述电机控制器传输 所述反馈信号，所述反馈信号包括正弦反馈信号和余弦反馈信号。

结合第二种可实现方式，在第三种可实现方式中，

所述电机控制器还用于：根据旋转变压器解码电路对所述反馈信号 解码产生所述Z脉冲信号，所述电机控制器包括所述旋转变压器解码电 路；

所述电机控制器具体用于：通过所述旋转变压器解码电路的NM管脚 向所述示波器传输所述Z脉冲信号。

结合第二方面，第一至第三种可实现方式中任意一种，在第四种可 实现方式中，所述处理器具体用于：

根据所述反电动势信号的时长和从所述反电动势信号的零点到所述 Z脉冲信号的时长，通过第一公式获取所述电机的转子的零位，

所述第一公式为：

θ = t T × 2 π - π 6 ]]>

其中，所述θ表示电机的转子的零位，所述t表示所述从所述反电动 势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长，所述T表示所述反电动势信号的 时长，所述2π表示正弦周期的物理角度，所述表示所述电机的转子的 相电压信号相对于所述电机的转子的线电压信号的延迟。

本发明实施例提供的电机零位检测方法及装置。首先，电机向示波 器传输反电动势信号，该反电动势信号用于表示所述电机的转子旋转产 生的感应电动势的信号，然后，电机控制器向所述示波器传输Z脉冲信 号，该Z脉冲信号用于表示所述电机的旋转变压器的转子旋转时零点位 置的信号，处理器从所述示波器获取所述反电动势信号的时长与从所述 反电动势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长；该处理器根据所述反电 动势信号的时长与从所述反电动势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长 的差获取所述电机的转子的零位。相对于现有技术，在不增加额外电路 和软件程序的前提下，利用电机、电机控制器和示波器通过电机的转子 的零位的概念检测电机的转子的零位，从而能够有效地降低控制电机的 复杂度，提高检测电机的转子的零位的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将 对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见 地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技 术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。

图1为本发明实施例提供一种电机零位检测方法流程图；

图2为本发明实施例提供另一种电机零位检测方法流程图；

图3为本发明实施例提供一种反电动势信号与Z脉冲信号波形示意 图；

图4为本发明实施例提供一种电机零位检测装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案 进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实 施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本 发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例提供一种电机零位检测方法，如图1所示，包括：

步骤101、电机向示波器传输反电动势信号。

所述反电动势信号用于表示所述电机的转子旋转产生的感应电动势 的信号。

步骤102、电机控制器向所述示波器传输Z脉冲信号。

所述Z脉冲信号用于表示所述电机的旋转变压器的转子旋转时零点 位置的信号，所述电机包括旋转变压器的转子。

步骤103、处理器从所述示波器获取所述反电动势信号的时长与从所 述反电动势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长。

步骤104、所述处理器根据所述反电动势信号的时长与从所述反电动 势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长的差获取所述电机的转子的零位。

这样一来，首先，电机向示波器传输反电动势信号，该反电动势信 号用于表示所述电机的转子旋转产生的感应电动势的信号，然后，电机 控制器向所述示波器传输Z脉冲信号，该Z脉冲信号用于表示所述电机 的旋转变压器的转子旋转时零点位置的信号，处理器从所述示波器获取 所述反电动势信号的时长与从所述反电动势信号的零点到所述Z脉冲信 号的时长；该处理器根据所述反电动势信号的时长与从所述反电动势信 号的零点到所述Z脉冲信号的时长的差获取所述电机的转子的零位。相 对于现有技术，在不增加额外电路和软件程序的前提下，利用电机、电 机控制器和示波器通过电机的转子的零位的概念检测电机的转子的零 位，从而能够有效地降低控制电机的复杂度，提高检测电机的转子的零 位的精度。

实施例2

本发明实施例提供一种电机零位检测方法，如图2所示，所述方法 包括：

步骤201、测功机带动电机旋转产生反电动势。

交流电源通过变频器的变频向测功机供电，测功机旋转带动电机旋 转，电机匀速旋转产生反电动势。该交流电源可以是380伏(V)的三相 电源。

步骤202、电机通过三相线中任意两相线向示波器传输反电动势信 号。

由于电机并没有通电，只是测功机旋转带动电机旋转产生感应电动 势，所以为了避免反电动势信号(与电机规格有关)传输到电机控制器 上，造成电机控制器器件的损坏，电机的三相线无需与电机控制器的三 相线相连，只是向示波器传输反电动势信号。所述反电动势信号用于表 示所述电机的转子旋转产生的感应电动势的信号，即所述感应电动势的 信号为线电压信号。例如，三相线包括A相线、B相线和C相线时，电机 可以通过A相线和B相线向示波器传输该电机的线电压信号，或者通过A 相线和C相线向示波器传输该电机的线电压信号，或者通过B相线和C 相线向示波器传输该电机的线电压信号。需要说明的是，为了保障安全 和防止电机的三相线短路，需要用绝缘橡胶带缠绕三个相线中没有用且 裸露的相线，例如，当电机通过A相线和B相线向示波器传输该电机的 线电压信号时，用绝缘橡胶带缠绕C相线。

步骤203、电机控制器向电机的旋转变压器传输励磁信号。

步骤204、电机的旋转变压器根据所述励磁信号产生反馈信号。

该反馈信号包括正弦反馈信号和余弦反馈信号。

步骤205、电机的旋转变压器通过信号线向电机控制器传输所述反馈 信号。

步骤206、电机控制器根据旋转变压器解码电路对所述反馈信号解码 产生Z脉冲信号。

直流电源向电机控制器供电，该直流电源可以是12伏(V)的低压 电源。所述Z脉冲信号用于表示所述电机的旋转变压器的转子旋转时零 点位置的信号。

步骤207、电机控制器通过旋转变压器解码电路的NM管脚向示波器 传输所述Z脉冲信号。

在旋变解码电路中的NM(North Marker)代表旋转变压器的转子的零 点位置，反馈信号经过零点位置一次就产生一个Z脉冲信号。

步骤208、处理器从示波器获取所述反电动势信号的时长与从所述反 电动势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长。

步骤209、处理器根据所述反电动势信号的时长与从所述反电动势信 号的零点到所述Z脉冲信号的时长的差获取所述电机的转子的零位。

示例的，如图3所示，假设电机为永磁同步电机，产生图3中所示 的反电动势信号a，Z脉冲信号b。根据所述反电动势信号的时长和从所 述反电动势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长，通过第一公式获取所 述电机的转子的零位，

所述第一公式为：

θ = t T × 2 π - π 6 ]]>

其中，所述θ表示电机的转子的零位，所述t表示所述从所述反电动 势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长，所述T表示所述反电动势信号的 时长，所述2π表示正弦周期的物理角度，所述表示所述电机的转子的 相电压信号相对于所述电机的转子的线电压信号的延迟。

具体的，旋转变压器由定子和转子构成，在安装旋转变压器时，将 旋转变压器的定子和转子分别与电机的定子和转子安装在一起。当电机 旋转时，旋转变压器的转子与电机的转子同步旋转。旋转变压器的转子 的零点位置可以通过旋转变压器解码电路获得，而电机的转子的零点位 置可通过电机的反电势信号得到。旋转变压器解码电路中产生的Z脉冲 即为旋转变压器的转子的零点位置，而电机的反电势信号的正弦波形的 起点即为电机的转子的零点位置。

在电机不施加外部三相电压的情况下，平滑匀速地旋转永磁同步电 机的转轴，便会在永磁同步电机的定子侧感生出正弦感应电动势，其频 率及幅值与转子旋转速率成正比。由于永磁同步电机的定子绕组为星型 连接，其中性点在电机内部，无法直接通过示波器测量永磁同步电机相 电压，可通过测试永磁同步电机线电压间接得到相电压，由于线电压超 前相电压的角度为故减去角度即可。

需要说明的是，还可以平滑匀速地旋转其他类型的电机的转轴，在 所述其他类型的电机的定子侧感生出方波感应电动势等。

本发明所述的电机零位检测方法及装置，首先，电机向示波器传输 反电动势信号，该反电动势信号用于表示所述电机的转子旋转产生的感 应电动势的信号，然后，电机控制器向所述示波器传输Z脉冲信号，该Z 脉冲信号用于表示所述电机的旋转变压器的转子旋转时零点位置的信 号，处理器从所述示波器获取所述反电动势信号的时长与从所述反电动 势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长；该处理器根据所述反电动势信 号的时长与从所述反电动势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长的差获 取所述电机的转子的零位。相对于现有技术，在不增加额外电路和软件 程序的前提下，利用电机、电机控制器和示波器通过电机的转子的零位 的概念检测电机的转子的零位，从而能够有效地降低控制电机的复杂度， 提高检测电机的转子的零位的精度。

实施例3

本发明实施例提供一种电机零位检测装置，如图4所示，包括：

直流电源41、电机控制器42、电机43、测功机44、变频器45、交 流电源46和示波器47，电机控制器42包括旋转变压器解码电路421， 电机43包括旋转变压器431。

其中，直流电源41通过直流电源的正负线连接电机控制器42，电机 控制器42分别与电机43和示波器47连接，电机43分别与电机控制器 42和示波器47连接，测功机44设置于电机测功机台架(图中未显示) 上，电机43通过轴承与测功机44连接固定于电机测功机台架上，测功 机44连接变频器45，变频器45连接交流电源46。

电机，用于向示波器传输反电动势信号，所述反电动势信号用于表 示所述电机的转子旋转产生的感应电动势的信号。该电机具体用于：测 功机带动所述电机旋转产生反电动势，所述电机通过三相线中任意两相 线向所述示波器传输所述反电动势信号。

电机控制器用于：向所述电机的旋转变压器传输励磁信号。

电机的旋转变压器用于：根据所述励磁信号产生反馈信号；通过信 号线向所述电机控制器传输所述反馈信号，所述反馈信号包括正弦反馈 信号和余弦反馈信号。

电机控制器还用于：根据旋转变压器解码电路对所述反馈信号解码 产生所述Z脉冲信号，所述电机控制器包括所述旋转变压器解码电路； 通过所述旋转变压器解码电路的NM管脚向所述示波器传输所述Z脉冲信 号，所述Z脉冲信号用于表示所述电机的旋转变压器的转子旋转时零点 位置的信号，所述电机包括旋转变压器的转子。

处理器，用于从所述示波器获取所述反电动势信号的时长与从所述 反电动势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长。

所述处理器还用于根据所述反电动势信号的时长与从所述反电动势 信号的零点到所述Z脉冲信号的时长的差获取所述电机的转子的零位。

所述处理器具体用于：

根据所述反电动势信号的时长和从所述反电动势信号的零点到所述 Z脉冲信号的时长，通过第一公式获取所述电机的转子的零位，

所述第一公式为：

θ = t T × 2 π - π 6 ]]>

其中，所述θ表示电机的转子的零位，所述t表示所述从所述反电动 势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长，所述T表示所述反电动势信号的 时长，所述2π表示正弦周期的物理角度，所述表示所述电机的转子的 相电压信号相对于所述电机的转子的线电压信号的延迟，所述感应电动 势的信号为线电压信号。

需要说明的是，变频器用于将交流电源的电压经过变频后传输至测 功机，为测功机供电。本发明实施例提供的电机零位检测装置中部分功 能模块的具体描述可以参考方法实施例中的对应内容，本实施例这里不 再详细赘述。

本发明所述的电机零位检测方法及装置，首先，电机向示波器传输 反电动势信号，该反电动势信号用于表示所述电机的转子旋转产生的感 应电动势的信号，然后，电机控制器向所述示波器传输Z脉冲信号，该Z 脉冲信号用于表示所述电机的旋转变压器的转子旋转时零点位置的信 号，处理器从所述示波器获取所述反电动势信号的时长与从所述反电动 势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长；该处理器根据所述反电动势信 号的时长与从所述反电动势信号的零点到所述Z脉冲信号的时长的差获 取所述电机的转子的零位。相对于现有技术，在不增加额外电路和软件 程序的前提下，利用电机、电机控制器和示波器通过电机的转子的零位 的概念检测电机的转子的零位，从而能够有效地降低控制电机的复杂度， 提高检测电机的转子的零位的精度。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解 到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明， 实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成， 即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或 者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考 前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装 置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例 仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能 划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结 合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一 点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过 一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其 它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开 的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于 一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选 择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单 元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集 成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以 采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品 销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的 理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者 该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软 件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备 (可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor) 执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质 包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机 存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以 存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本 发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。