CN118508836A - 电机温度补偿方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电机温度补偿方法、装置、设备及存储介质，涉及电机热管理技术领域，电机温度补偿方法，包括：获取电机的电气参数，基于电气参数建立电机在堵转工况下的电机发热模型，其中，电机发热模型用于计算堵转工况下绕组铜损发热产生的电机的实际温度变化量；根据电机当前的扭矩状态确定电机是否需要进行温度补偿；若确定电机需要进行温度补偿，则获取电机在堵转工况下的扭矩值，根据扭矩值和电机发热模型确定补偿温度；获取电机中温度传感器的采样温度，根据采样温度和补偿温度确定温度补偿后的局部最高温度。本申请能够准确采集到电机堵转工况状态下的局部最高温度。

Description

电机温度补偿方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及电机热管理技术领域，尤其涉及一种电机温度补偿方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

永磁同步电动机作为一种高效、高功率密度的电机类型，近年来在工业生产、电动汽车、精密仪器等多个领域得到了广泛应用。

在实际运行中，由于电机负载过大、拖动的机械故障、轴承损坏扫膛等原因引起的电动机无法启动或停止转动的现象，被称为电机堵转。永磁同步电动机在堵转时，由于电机的磁路处于高度饱和状态，使得不同相绕组的电感发生变化，进而影响到电流分配，导致三相电流可能存在差异，电机出现局部过热的情况。在该情况下，由于电机中温度传感器是随机布置的，会导致出现布置的温度传感器的位置不合理的现象发生，进而无法检测到电机当前的局部最高温度，进而无法根据最高温度触发电机的热保护机制，导致容易发生电机烧毁的情况。

因此，永磁同步电动机在堵转工况下容易造成温度采集失真，无法采集到电机局部最高温度，成为了一个亟待解决的问题。

上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种电机温度补偿方法、装置、设备及存储介质，旨在解决永磁同步电动机在堵转工况下容易造成温度采集失真，无法采集到电机局部最高温度的技术问题。

为实现上述目的，本申请提出一种电机温度补偿方法，所述电机温度补偿方法包括：

获取电机的电气参数，基于所述电气参数建立电机在堵转工况下的电机发热模型，其中，所述电机发热模型用于计算堵转工况下绕组铜损发热产生的电机的实际温度变化量；

根据所述电机当前的扭矩状态确定所述电机是否需要进行温度补偿；

若确定所述电机需要进行温度补偿，则获取所述电机在堵转工况下的扭矩值，根据所述扭矩值和所述电机发热模型确定补偿温度；

获取所述电机中温度传感器的采样温度，根据所述采样温度和所述补偿温度确定温度补偿后的局部最高温度。

在一实施例中，所述基于所述电气参数建立电机在堵转工况下的电机发热模型的步骤，包括：

确定电机在堵转工况下绕组铜损发热导致电机温度升高的温升模型；

确定与所述电气参数对应的热模型样机，对所述热模型样机进行电机堵转工况测试，获取测试过程中产生的多组测试数据，其中，所述热模型样机中贴附多个热电偶，用于检测所述热模型样机不同部位的实际温度，所述测试过程中的外部冷却条件与电机的真实运行环境的外部冷却条件相同；

根据所述测试数据和所述温升模型拟合出铜损发热系数和散热系数；

根据所述铜损发热系数、所述散热系数和所述温升模型建立电机发热模型。

在一实施例中，所述对所述热模型样机进行电机堵转工况测试，获取测试过程中产生的多组测试数据的步骤，包括：

分别在不同电角度下对热模型样机施加堵转扭矩，获取各电角度堵转过程中的测试数据，其中，所述测试数据包括扭矩值、测试采样温度、最高实际温度以及扭矩请求时间；

计算各电角度下，所述测试采样温度和所述最高实际温度的温差，并依据各电角度对应的温差确定温差最大的目标电角度；

以所述目标电角度对所述热模型样机施加多个不同的堵转扭矩，获取各堵转过程中的多组测试数据。

在一实施例中，所述分别在不同电角度下对热模型样机施加堵转扭矩，获取各电角度堵转过程中的测试数据的步骤，包括：

获取预设初始电角度，将所述预设初始电角度作为模拟电角度，并基于所述模拟电角度对热模型样机施加堵转扭矩，直至所述热模型样机中各热电偶采集的电机实际温度达到所述热模型样机的预设最高温度；

获取所述堵转扭矩的扭矩值，确定所述热模型样机中温度传感器采集的测试采样温度，确定所述热模型样机中各热电偶采集的实际温度，并从各实际温度中确定温度最高的最高实际温度，获取堵转过程中的扭矩请求时间，将所述扭矩值、所述测试采样温度、所述最高实际温度以及所述扭矩请求时间作为所述模拟电角度的测试数据；

基于预设增长电角度对所述模拟电角度进行递增，并返回执行步骤：基于所述模拟电角度对热模型样机施加堵转扭矩，直至所述热模型样机中各热电偶采集的电机实际温度达到所述热模型样机的预设最高温度。

在一实施例中，所述根据所述电机当前的扭矩状态确定所述电机是否需要进行温度补偿的步骤，包括：

对所述电机进行扭矩检测，确定所述电机的当前扭矩是否为堵转扭矩；

若当前扭矩为堵转扭矩，则判断所述电机的转速是否小于预设堵转转速；

若所述电机的转速小于预设堵转转速，则判断所述扭矩状态为堵转状态，并确定所述电机需要进行温度补偿。

在一实施例中，所述根据所述扭矩值和所述电机发热模型确定补偿温度的步骤，包括：

获取所述电机在堵转状态下的持续时间；

将所述扭矩值输入所述电机发热模型，得到每个单位时间的第一补偿温度；

将所述持续时间内各单位时间的第一补偿温度累加，得到当前时刻的补偿温度。

在一实施例中，所述将所述持续时间内各单位时间的第一补偿温度累加，得到当前时刻的补偿温度的步骤之后，还包括：

获取所述电机的当前电角度和所述电机发热模型对应的目标电角度；

根据所述当前电角度和目标电角度确定所述补偿温度的修正因子，其中，所述修正因子表征当前电角度下相对于目标电角度的电流变化比例，所述修正因子的计算式表示为：，其中，为当前电角度，为目标电角度；

根据所述修正因子对所述补偿温度进行修正，确定修正补偿温度。

此外，为实现上述目的，本申请还提出一种电机温度补偿装置，所述电机温度补偿装置包括：

模型模块，用于获取电机的电气参数，基于所述电气参数建立电机在堵转工况下的电机发热模型，其中，所述电机发热模型用于计算堵转工况下绕组铜损发热产生的电机的实际温度变化量；

判断模块，用于根据所述电机当前的扭矩状态确定所述电机是否需要进行温度补偿；

计算模块，用于若确定所述电机需要进行温度补偿，则获取所述电机在堵转工况下的扭矩值，根据所述扭矩值和所述电机发热模型确定补偿温度；

补偿模块，用于获取所述电机中温度传感器的采样温度，根据所述采样温度和所述补偿温度确定温度补偿后的局部最高温度。

此外，为实现上述目的，本申请还提出一种电机温度补偿设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现如上文所述的电机温度补偿方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本申请还提出一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的电机温度补偿方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本申请还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的电机温度补偿方法的步骤。

本申请获取电机的电气参数，基于电气参数建立电机在堵转工况下的电机发热模型，这个模型计算出绕组因铜损而产生的实际温度变化量，根据电机当前的扭矩状态确定电机是否需要进行温度补偿，只有在确认电机确实处于堵转且有必要进行温度补偿时，才激活补偿机制，以避免不必要的资源消耗和误操作，若确定电机需要进行温度补偿，则获取电机在堵转工况下的扭矩值，根据扭矩值和电机发热模型确定补偿温度，一旦确定需要补偿，系统会利用扭矩值与之前建立的发热模型，计算出因堵转导致的额外发热所对应的补偿温度，获取电机中温度传感器的采样温度，根据采样温度和补偿温度确定温度补偿后的局部最高温度，这个局部最高温度更加准确反映电机热状态，能够用于系统监控、预警或自动调节冷却系统，以防止电机过热。通过温度补偿策略，对堵转工况下的电机温度进行补偿，避免在堵转工况下温度采集失真的情况，能够采集到更加准确的电机局部最高温度，从而能够正常触发电机的热保护机制，避免电机烧毁。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请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，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请电机温度补偿方法实施例一提供的流程示意图；

图2为本申请非堵转工况下的三相交流电示意图；

图3为本申请堵转工况下的三相直流电示意图；

图4为本申请电机温度补偿方法实施例一中温度补偿效果示意图；

图5为本申请中电机温度补偿方法的简要流程示意图；

图6为本申请实施例电机温度补偿装置的模块结构示意图；

图7为本申请实施例中电机温度补偿方法涉及的硬件运行环境的设备结构示意图。

本申请目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请的技术方案，并不用于限定本申请。

为了更好的理解本申请的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式进行详细的说明。

本申请实施例提供了一种电机温度补偿方法，参照图1，图1为本申请电机温度补偿方法第一实施例的流程示意图。

需要说明的是，当进入堵转工况时，电机三相电流由交流变为直流的形式。图2为非堵转工况下的三相交流电示意图，横坐标为相位角，纵坐标为最大电流值，U、V、W代表三个相位差互为120°的对称正弦交流电，其中，0°、90°、180°、270°、360°为正弦关键角度。图3为堵转工况下的三相直流电示意图，横坐标为相位角，纵坐标为最大电流值，在该堵转工况下，三相电流分布与转子磁极位置（即电角度）强相关，即使在扭矩完全相同的条件下，因电角度是随机的，三相电流大小分布呈离散分布，其中一相（图中U）的电流最大。非堵转工况为交流电，而堵转工况时为直流电，堵转工况电流最大为非堵转的1.414倍，从而导致堵转时某一相会发热严重。通常出于成本考虑，仅会在电机中布置1到2个温度传感器，因此最多能检测到两相绕组温度，堵转条件下存在温度最高相对于的温度漏采的可能。

本实施例中，电机温度补偿方法包括步骤S10~S40：

步骤S10，获取电机的电气参数，基于电气参数建立电机在堵转工况下的电机发热模型，其中，电机发热模型用于计算堵转工况下绕组铜损发热产生的电机的实际温度变化量；

需要说明的是，电气参数是指描述电气性能和特性的量，例如电压、电流、电阻、电容、电感等，在本申请中，主要需要考虑电流、电阻、扭矩等电气参数。发热模型的建立旨在模拟电机在堵转工况下的发热行为，特别是绕组铜损产生的热量。铜损主要是由于绕组电阻引起的电流热效应，在堵转时，由于电机不转或几乎不转，没有或极少的反电动势产生，导致电流增加，从而加剧了铜损。在电机发热模型中，可以利用焦耳定律，其中，I是堵转电流，R是绕组电阻，计算绕组的发热功率，发热随时间累积，可以根据发热功率和时间的积得到理论上的总热量。同时，还需要考虑电机的散热能力。

可以理解的是，通过电机发热模型，可以计算出在堵转工况下，电机绕组因铜损产生的实际温度变化量，这个计算考虑了电气参数，包括堵转时的电流大小、持续时间以及绕组的电阻特性，最终得到的温度变化量是电机温度补偿算法中的关键输入。

步骤S20，根据电机当前的扭矩状态确定电机是否需要进行温度补偿；

需要说明的是，堵转状态可以通过扭矩监测和转速检测确定。电机堵转时，输出扭矩会接近或达到最大值，这是因为电机在试图克服过大的负载或阻力，但未能使电机轴旋转，因此，实时监测电机的输出扭矩是判断堵转的第一步，可以根据扭矩传感器或通过监测电机电流和电压间接估算扭矩值。除了扭矩，电机的转速也是判断堵转状态的重要指标。在堵转情况下，电机转速会显著降低，甚至接近于零，通过安装在电机轴上的转速传感器监测转速，可以准确判断电机是否处于堵转。

可以理解的是，通过综合分析电机的运行数据，准确判断电机是否处于堵转状态，并决定是否启动温度补偿流程，是确保电机在极端工况下安全运行、防止过热损坏的重要环节，提高了电机控制策略的灵活性和智能性。

在一种可行的实施方式中，步骤S20可以包括步骤S21~S23：

步骤S21，对电机进行扭矩检测，确定电机的当前扭矩是否为堵转扭矩；

需要说明的是，本申请通常采用扭矩传感器直接测量电机输出轴的扭转力矩。在电机设计或调试阶段，会根据电机的额定扭矩、过载能力等因素，设定一个堵转扭矩阈值，这个阈值通常是电机能够承受的最大输出扭矩而不至于立即损坏的临界点。控制系统接收到来自传感器的实时扭矩数据后，与预设的堵转扭矩阈值进行比较。如果当前检测到的扭矩值达到或超过该阈值，系统则判断电机正处于或接近堵转状态。

步骤S22，若当前扭矩为堵转扭矩，则判断电机的转速是否小于预设堵转转速；

需要说明的是，在电机设计或系统配置阶段，会根据电机的特性、应用需求等因素设定一个堵转转速阈值，该阈值通常远低于电机正常运行的最低转速，以确保在堵转发生时能够准确区分，系统接收到转速传感器的信号后，与预设的堵转转速阈值进行比较。如果当前检测到的转速低于这一阈值，结合步骤S21中确认的高扭矩状态，即可更加确信电机正处于或接近堵转状态。

通过检查转速，可以有效避免因单一指标判断而导致的误报，确保只有在确实存在堵转风险时才启动相应的保护或补偿措施，减少了不必要的系统干预，提高了运行效率和稳定性。

步骤S23若电机的转速小于预设堵转转速，则判断扭矩状态为堵转状态，并确定电机需要进行温度补偿。

在本实施方式中，通过扭矩传感器实时监测电机的输出扭矩，并与已知的最大堵转扭矩值进行比较，如果当前检测到的扭矩值接近或等于这一最大值，初步判断电机可能处于堵转状态。利用转速传感器监测电机的实际转速，并与预设的堵转转速阈值进行比较，预设的堵转转速通常是一个非常低的速度值，低于此值可认为电机处于实质性的堵转状态。基于前两步的判断，如果电机既表现为高扭矩输出（接近堵转扭矩），同时转速又低于设定的堵转阈值，那么可以确切地认定电机正处于堵转状态，此时电机内部因铜损等效应产生的热量会迅速积累，需要采取措施防止过热，系统会激活温度补偿机制，保障电机长期稳定运行。

步骤S30，若确定电机需要进行温度补偿，则获取电机在堵转工况下的扭矩值，根据扭矩值和电机发热模型确定补偿温度；

需要说明的是，通过扭矩传感器直接测量，或者根据电机的电流和电压等电气参数可以间接计算得出扭矩值。扭矩值是电机发热模型中的关键输入变量，它直接影响通过绕组的电流大小。在堵转时，扭矩值越高，意味着电流越大，从而导致发热更多。通过将实际的扭矩值代入发热模型，可以更精确地预测因铜损产生的热量增加量。在本申请中，可以直接用估算的扭矩表示电流。

可以理解的是，准确的补偿温度能够反映电机因堵转而额外产生的热量，从而在监测到的电机温度基础上增加这一补偿值，确保总的温度评估更接近电机的实际热状态。而及时的温度补偿有助于启动冷却机制或采取其他保护措施，防止电机因过热而损坏，延长电机寿命，保障系统安全稳定运行。

步骤S40，获取电机中温度传感器的采样温度，根据采样温度和补偿温度确定温度补偿后的局部最高温度。

需要说明的是，电机中配备有温度传感器，这些传感器安装在电机的关键位置，如绕组附近、轴承处或其他易发热部位，但是由于电机堵转时，三相电流可能存在差异，导致其中一相发热严重，电机整体发热不均。如电机温度传感器布置的位置不合理则无法反应电机当前的最高温度，进而在极端工况下造成电机烧毁，因此，采样温度可能无法采集到真实的最高温度，需要在采样温度的基础上根据补偿温度进行温度补偿，从而得到最终的局部最高温度。

参考图4中示出的本实施例温度补偿效果示意图，其中横坐标表示时间，包括常规工况和堵转工况的部分，纵坐标表示温度。在常规工况阶段，温度传感器所检测到的温传温度（采样温度）与电机实际温度存在一定的差别，但此时不需要对温度进行补偿；在进入堵转工况后，开始对温传温度进行补偿，图中堵转工况部分的三条抛物线从上到下依次为电机实际温度、经过温度补偿后的温度，和检测到的温传温度。可以看出，在温度最高的时刻，温传温度和电机实际温度的差别比较大，很明显当时采集到的温传温度无法用于判断热保护机制的开启，而在经过温度补偿之后，补偿后的温传温度更加接近于真实的温度，结合预设温差范围，能够及时触发热保护机制。

本实施例中，获取电机的电气参数，基于电气参数建立电机在堵转工况下的电机发热模型，这个模型计算出绕组因铜损而产生的实际温度变化量，根据电机当前的扭矩状态确定电机是否需要进行温度补偿，只有在确认电机确实处于堵转且有必要进行温度补偿时，才激活补偿机制，以避免不必要的资源消耗和误操作，若确定电机需要进行温度补偿，则获取电机在堵转工况下的扭矩值，根据扭矩值和电机发热模型确定补偿温度，一旦确定需要补偿，系统会利用扭矩值与之前建立的发热模型，计算出因堵转导致的额外发热所对应的补偿温度，获取电机中温度传感器的采样温度，根据采样温度和补偿温度确定温度补偿后的局部最高温度，这个局部最高温度更加准确反映电机热状态，能够用于系统监控、预警或自动调节冷却系统，以防止电机过热。通过温度补偿策略，对堵转工况下的电机温度进行补偿，能够尽可能采集到能够反映堵转状态工况下电机真实的温度，从而能够准确触发电机的热保护机制，既不会因为采集不到电机的最高温度而导致电机烧毁，又不会因固定时长的堵转策略，导致电机的性能无法充分发挥。

基于本申请第一实施例，在本申请第二种实施例中，与上述实施例一相同或相似的内容，可以参考上文介绍，后续不再赘述。在此基础上，步骤S10可以包括步骤S11~S14：

步骤S11，确定电机在堵转工况下绕组铜损发热导致电机温度升高的温升模型；

需要说明的是，电机在工作时，尤其是在堵转工况下，定子绕组中会有较大的电流通过，由于绕组材料主要是铜，电流通过时会产生一定的电阻损耗，这部分能量转换成了热能，称为“铜损”，铜损的计算公式可以简化为，其中I是流过绕组的电流，R是绕组的电阻。电机发热后，热量会通过导热、对流和辐射等方式向周围环境散发。为了准确描述这一过程，需要确定一个温升模型，能够反映电机绕组的温度随时间和电流的变化关系，在确定模型时，还需要考虑散热条件。

在一种可行的实施方式中，步骤S11可以包括步骤S111~S112：

步骤S111，根据绕组铜损发热产生的热量和电机的散热热量确定绕组铜损发热情况下所述电机的实际热量变化量，存在实际热量变化量的计算关系式：

，

其中，为实际热量变化量，为绕组铜损发热产生的热量，为电机的散热热量；

存在电机中绕组铜损发热产生的热量计算式：

，

其中，堵转工况下三相线中最大的电流值，R为三相线的铜损电阻值，t为时间；

需要说明的是，实际热量变化量为绕组铜损发热产生的热量减去散出的热量，而堵转时的发热主要来自于三相线的铜损，即三相交流电流的平方，电阻以及时间的乘积。

步骤S112，将所述电流值I转换为扭矩值进行表示，t为单位时间，在单位时间内，实际热量变化量在单位时间内升高的模型公式为：

，

其中,为每单位时间内升高的温度，为扭矩值，为铜损发热系数，为散热系数，所述铜损发热系数和所述散热系数为常量。

需要说明的是，根据简化模型，产热量，将电流I换算为基于扭矩的表达式，假设存在一个转换系数使得，则可以进一步简化为，t其中是一个综合系数，包含了电机绕组的电阻和软件内部的单位时间。散热量被简化为一个与电机散热结构相关的固定数值，表示单位时间内电机能够散去的热量。

堵转期间单位时间的温升等于产热量与散热量之差除以电机的热容量（考虑到热容简化处理，直接以温度变化表示），即，其中C是电机的热容量系数，这里为了简化，可以忽略直接求解热容量的具体计算，而直接使用。

步骤S12，确定与电气参数对应的热模型样机，对热模型样机进行电机堵转工况测试，获取测试过程中产生的多组测试数据，其中，热模型样机中贴附多个热电偶，用于检测热模型样机不同部位的实际温度，测试过程中的外部冷却条件与电机的真实运行环境的外部冷却条件相同；

在一种可行的实施方式中，步骤S12可以包括步骤S121~S123：

步骤S121，分别在不同电角度下对热模型样机施加堵转扭矩，获取各电角度堵转过程中的测试数据，其中，测试数据包括扭矩值、测试采样温度、最高实际温度以及扭矩请求时间；

需要说明的是，先要选定一系列电角度进行测试，电角度的选择通常覆盖电机运行的全周期，如每隔30°或45°设置一个测试点，确保全面覆盖电机的电气周期。扭矩值为施加的堵转扭矩大小，测试采样温度为预先埋在样机的关键位置的电机温度传感器持续监测温度变化，该电机温度传感器所在位置与量产状态的电机一致，记录测试过程中的温度数据，最高实际温度为多个热电偶检测到的最高温度，与电机温度传感器采集的测试采样温度不同，热电偶检测到的温度是电机当前真实的最高温度，扭矩请求时间为每次堵转试验开始的时间点。

步骤S122，计算各电角度下，测试采样温度和最高实际温度的温差，并依据各电角度对应的温差确定温差最大的目标电角度；

需要说明的是，确定在哪些电角度下电机的温升最为显著，这些角度可能是散热条件不佳或热累积效应最为严重的位置。

对于每一个电角度下的测试数据，计算测试采样温度与最高实际温度之间的差值。测试采样温度反映了电机在测试过程中的采集到的实时温度变化，而最高实际温度则是测试期间实际的最高温度点。基于温差的比较结果，选择温差最大的电角度作为目标电角度，目标电角度意味着在该位置，局部发热情况最为严重。

步骤S123，以目标电角度对热模型样机施加多个不同的堵转扭矩，获取各堵转过程中的多组测试数据。

需要说明的是，在步骤S122中确定的目标电角度，即为电机在特定电角度下表现出最大温差的工况。S123在此基础上，通过施加不同堵转扭矩，进一步细化了对这一特定工况下电机热特性的研究。不同的堵转扭矩只按照预定的扭矩级别序列（如额定扭矩的50%、75%、100%、125%等），逐一在目标电角度下对热模型样机施加堵转扭矩。在施加每个扭矩水平的过程中，持续采集测试数据。通过收集不同扭矩水平下的详细数据，可以更精确地拟合电机的发热模型，提高模型的预测能力和适应范围，尤其是在堵转这种极端工况下的表现。

在一种可行的实施方式中，步骤S123可以包括步骤A10~A20：

步骤A10，获取预设初始电角度，将预设初始电角度作为模拟电角度，并基于模拟电角度对热模型样机施加堵转扭矩，直至所述热模型样机中各热电偶采集的电机实际温度达到所述热模型样机的预设最高温度；

需要说明的是，预设初始电角度为依据电机设计和工作特性，选择一个代表性的电角度作为模拟的起始点。并通过调整施加的扭矩大小或测试时间，使热电偶采集到的热模型样机实际温度逐步逼近电机设计的最高温度的附近，且确保这一温度与电机设计的最高温度的差值保持在预设温差范围内（如±5℃）。

将选定的初始电角度应用到热模型样机上，电机的电角度被固定在这个设定值上，模拟特定的磁场分布和电流流动情况，在设定好的电角度下，对热模型样机施加堵转扭矩，模拟电机在堵转工况下的工作状态，堵转扭矩的选择通常接近或等于电机的最大堵转扭矩，以创造最恶劣的发热条件，使热模型样机达到一个预设的理想初始热状态，为后续的温度补偿模型建立提供了统一和可靠的起始条件。

步骤A20，获取堵转扭矩的扭矩值，确定热模型样机中温度传感器采集的测试采样温度，确定热模型样机中各热电偶采集的实际温度，并从各实际温度中确定温度最高的最高实际温度，获取堵转过程中的扭矩请求时间，将扭矩值、测试采样温度、最高实际温度以及扭矩请求时间作为模拟电角度的测试数据；

需要说明的是，扭矩值为电机在堵转工况下的输出扭矩，测试采样温度为在堵转实验过程中，通过温度传感器连续或定期采集的电机固定监测点的温度数据，最高实际温度为热电偶以高精度测量的实际最高温度，该热电偶的位置为电机内部最热的区域，扭矩请求时间指是电机开始尝试克服堵转负载，即堵转扭矩开始施加的具体时刻。收集电机在堵转工况下的关键参数，为后续的热模型建立和优化提供了详实的数据支持。

步骤A30，基于预设增长电角度对模拟电角度进行递增，并返回执行步骤：基于所述模拟电角度对热模型样机施加堵转扭矩，直至所述热模型样机中各热电偶采集的电机实际温度达到所述热模型样机的预设最高温度。

需要说明的是，预设增长电角度为一个固定的电角度增量，例如30°，需要保证覆盖电机工作全范围内的关键角度。

基于初始电角度，按照预设的增长电角度逐步增加模拟电角度，每次增加后，模拟电角度代表的电机工作状态随之改变。对于每个新的模拟电角度，重复执行步骤A20的操作，即对热模型样机施加堵转扭矩，同时监测和记录相应的扭矩值、测试采样温度、最高实际温度及扭矩请求时间等关键数据。随着电角度的递增，收集到的数据形成了一系列电角度与对应发热特性的数据集。该步骤持续进行，直至达到预设的电角度上限或完成所有预设的角度步进，从而覆盖电机工作范围内的所有关键电角度，从而得到最为全面的发热数据。

本实施方法在一系列选定的电角度下，对热模型样机施加堵转扭矩，模拟电机在这些特定位置堵转时的工况。通过实验记录扭矩值、电机温度传感器采样温度、最高实际温度，以及扭矩请求时间等数据。对每个电角度下记录的测试数据进行分析，计算电机温度传感器采样温度与最高实际温度之间的温差，并识别出温差最大的那个电角度，将其指定为目标电角度，找出在所有测试电角度中，哪个电角度下电机内部的温差最大，这个温差可以视为电机在该电角度下热传递效率的间接反映，对热模型样机在目标电角度上施加多个不同的堵转扭矩，重复进行模拟实验，记录各次堵转过程中的多组测试数据，通过这一系列的实验，可以构建一个关于目标电角度下堵转扭矩与发热效应之间的详细数据库，为后续建立电机发热模型提供更为精确的数据支撑。

步骤S13，根据测试数据和温升模型拟合出铜损发热系数和散热系数；

需要说明的是，在步骤S12中，通过热模型样机在模拟堵转工况下的实验，获得了多组测试数据，而温升模型是一个基于物理原理建立的数学表达式，描述电机绕组温度随时间的上升趋势，考虑了铜损发热、散热效率等因素。将各组测试数据归一化后，采用数学方法将测试数据代入温升模型，通过调整铜损发热系数和散热系数，使得模型预测的温度变化曲线与实际测试数据之间的误差最小化。

通过将测试数据拟合得到的铜损发热系数和散热系数，能够更准确地反映电机在实际工况下的热特性，提高了温度补偿模型的精确度，有助于设计更有效的温度控制策略。

步骤S14，根据铜损发热系数、散热系数和温升模型建立电机发热模型。

在本步骤开始前，已经通过实验和数据分析获得了两个关键参数：铜损发热系数和散热系数。铜损发热系数描述了电流通过绕组时产生的热效应，是模型中的发热项，散热系数则代表了电机散热的能力，是模型中的散热项，与环境温度、冷却介质、电机结构等因素相关。同时，还有基于理论和实验验证的温升模型，该模型概括了电机温度随时间变化的规律，考虑了发热和散热的平衡。

可以理解的是，基于温升模型，将铜损发热系数和散热系数整合进去，形成一个更具体的数学表达式，建立了精确反映电机堵转发热特性的数学模型，该模型能够预测电机在堵转工况下的温度变化，为温度补偿策略提供依据，从而对电机中温度传感器的采样温度进行补偿。

在本实施例中，首先基于电机理论和热力学原理，确定一个能够描述堵转工况下绕组铜损导致电机温度升高的温升模型，能够反映温度变化规律，制作一个与实际电机热特性相同的热模型样机，在样机的关键位置布置多个热电偶，测试过程中保持外部冷却条件与真实运行环境一致，并对样机进行测试，获取测试数据，利用收集的多组测试数据，结合预设的电机温度变化公式，通过数学拟合来确定铜损发热系数和散热系数，根据获得的铜损发热系数和散热系数，正式建立电机在堵转工况下的发热模型。这个模型能够输入电机的扭矩，输出预计的温度变化或热量积累情况，为后续的温度补偿策略提供基础，该模型能够准确预测电机的温度变化情况，从而得到准确的补偿温度。

基于本申请第一实施例，在本申请第三种实施例中，与上述实施例一相同或相似的内容，可以参考上文介绍，后续不再赘述。在此基础上，步骤S30可以包括步骤S31~S33：

步骤S31，获取电机在堵转状态下的持续时间；

步骤S32，将扭矩值输入电机发热模型，得到每个单位时间的第一补偿温度；

需要说明的是，基于发热模型，计算出在当前扭矩条件下，单位时间内电机内部预计增加的温度，即第一补偿温度。由于温度补偿是随时间累积的，每过一个时间单位（如一秒、一分钟等），都需要根据最新的扭矩值重新计算一次第一补偿温度，并累加到总的补偿温度中。

步骤S33，将持续时间内各单位时间的第一补偿温度累加，得到当前时刻的补偿温度。

需要说明的是，在中，t为单位时间，可以等效为单位时间温升，因此整理后的公式为：

堵转过程中的第n时刻补偿温度为：

叠加到温度传感器的采样温度后的局部最高温度为：

即估算实际电机最热点温度=温度传感器的采样温度+温度补偿。

在本实施例中，记录从堵转开始至当前时刻的持续时间，根据当前的堵转扭矩和电机发热模型，计算每经过一个单位时间（如秒、分钟）电机理论上应补偿的温度增量，将每个单位时间内计算出的补偿温度累加起来，得到从堵转开始至今应累计的总补偿温度，以此作为当前时刻电机应额外补偿的温度值，实现了对电机堵转工况下温度补偿的动态计算，确保补偿策略能够跟随堵转时间和强度的变化而调整，提高了温度管理的精确性和效率。

基于本申请第三实施例，在本申请第四种实施例中，与上述第三实施例相同或相似的内容，可以参考上文介绍，后续不再赘述。在此基础上，步骤S33之后，可以包括步骤S34~S36：

步骤S34，获取电机的当前电角度和电机发热模型对应的目标电角度；

需要说明的是，电机的电角度直接影响电流的分布和电机内部的磁场，进而影响发热特性。获取当前电角度是为了后续步骤中更精确地调整补偿策略，使之与电机的实际运行状态相匹配。

步骤S35，根据当前电角度和目标电角度确定补偿温度的修正因子，其中，修正因子表征当前电角度下相对于目标电角度的电流变化比例，修正因子的计算式表示为：

，

其中，为当前电角度，为目标电角度；

需要说明的是，目标电角度为步骤S122中确定的目标电角度，该目标电角度对应一组铜损发热系数和散热系数。不同电角度下，电机的发热特性会有所差异，特别是铜损发热受电流影响显著。通过引入修正因子，可以根据当前电角度调整之前的补偿温度，以更贴合电机在特定电角度下的实际发热情况。

电机内部电流随电角度变化而变化，导致发热情况也随之改变。余弦函数绝对值的取值范围在[0，1]之间，的值反映了当前电角度与目标电角度的相对位置关系。当接近θ时，接近1，意味着当前角度与目标角度接近，需正常进行温度补偿；当远离时，cos值减小，表明需要根据当前位置的发热特性差异，按比例减少补偿温度，以适应电角度变化引起的发热特性变化。

步骤S36，根据修正因子对补偿温度进行修正，确定修正补偿温度。

在图3所示情况下，电机温度传感器布置在U或W相上，此时刚好无法采集到发热最大的U相温度。在步骤S13中依据情况下，U相电流对应的目标电角度拟合出的及可以正确补偿出U相温度，但当角度变化时会造成过补偿。因此需要根据三相电流为正弦的特性，对补偿值进行修正，即在补偿温度上乘一个其中为当前角度。

在本实施例中，通过电机内置的位置传感器（如编码器、旋转变压器等）实时监测并报告电机转子的当前位置，从而得到当前电角度值，根据当前电角度和目标电角度确定修正因子，将计算出的修正因子应用到之前确定的补偿温度上，进行比例调整，得到修正后的补偿温度，确保了补偿措施能够适应电机在不同电角度下的实际发热情况，使得温度补偿更加精准，有助于电机在各种工况下保持最佳的热管理状态，减少过热风险，提高电机运行的可靠性和效率。

示例性地，为了助于理解本实施例结合上述实施例一后所得到的电机温度补偿方法的实现流程，请参照图5，图5提供了一种电机温度补偿方法的简要流程示意图，具体地：

流程开始后，判断是否有扭矩请求，若是，则进入下一部分的车速判断；若否，则表示车辆当前不存在扭矩，在运行过程中，结束整个流程，对应步骤S21；

在车速判断时，判断车速是否大于0.5km/h，该0.5km/h为预设速度阈值，若是，则不需要计算补偿温度，直接以PTC（Positive Temperature Coefficient，正温度系数热敏电阻）采样的电机温度进入下一部分的判断；若否，则确定当前为堵转扭矩，计算补偿温度，并根据PTC采样的电机温度和补偿温度的和作为电机PTC补偿后温度，并依据该电机补偿后温度进行下一部分的判断，对应步骤S22；

判断电机PTC补偿后温度（需要补偿的情况）或者PTC采样的电机温度（不需要补偿的情况）是否小于电机过温保护阈值，若是，则不需要触发热保护机制，结束整个流程；若否，则触发热保护机制，对电机降额运行，最后结束整个流程，对应步骤S40。

需要说明的是，上述示例仅用于理解本申请，并不构成对本申请电机温度补偿方法的限定，基于此技术构思进行更多形式的简单变换，均在本申请的保护范围内。

本申请还提供一种电机温度补偿装置，请参照图6，所述电机温度补偿装置包括：

模型模块10，用于获取电机的电气参数，基于所述电气参数建立电机在堵转工况下的电机发热模型，其中，所述电机发热模型用于计算堵转工况下绕组铜损发热产生的电机的实际温度变化量；

判断模块20，用于根据所述电机当前的扭矩状态确定所述电机是否需要进行温度补偿；

计算模块30，用于若确定所述电机需要进行温度补偿，则获取所述电机在堵转工况下的扭矩值，根据所述扭矩值和所述电机发热模型确定补偿温度；

补偿模块40，用于获取所述电机中温度传感器的采样温度，根据所述采样温度和所述补偿温度确定温度补偿后的局部最高温度。

本申请提供的电机温度补偿装置，采用上述实施例中的电机温度补偿方法，能够解决永磁同步电动机在堵转工况下容易造成温度采集失真，无法采集到电机局部最高温度的技术问题。与现有技术相比，本申请提供的电机温度补偿装置的有益效果与上述实施例提供的电机温度补偿方法的有益效果相同，且所述电机温度补偿装置中的其他技术特征与上述实施例方法公开的特征相同，在此不做赘述。

本申请提供一种电机温度补偿设备，电机温度补偿设备包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述实施例一中的电机温度补偿方法。

下面参考图7，其示出了适于用来实现本申请实施例的电机温度补偿设备的结构示意图。本申请实施例中的电机温度补偿设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA（Personal Digital Assistant：个人数字助理）、PAD（PortableApplication Description：平板电脑）、PMP（Portable Media Player：便携式多媒体播放器）、车载终端（例如车载导航终端）等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。图7示出的电机温度补偿设备仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图7所示，电机温度补偿设备可以包括处理装置1001（例如中央处理器、图形处理器等），其可以根据存储在只读存储器（ROM：Read Only Memory）1002中的程序或者从存储装置1003加载到随机访问存储器（RAM：Random Access Memory）1004中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM1004中，还存储有xxx设备操作所需的各种程序和数据。处理装置1001、ROM1002以及RAM1004通过总线1005彼此相连。输入/输出（I/O）接口1006也连接至总线。通常，以下系统可以连接至I/O接口1006：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、图像传感器、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置1007；包括例如液晶显示器（LCD：LiquidCrystal Display）、扬声器、振动器等的输出装置1008；包括例如磁带、硬盘等的存储装置1003；以及通信装置1009。通信装置1009可以允许电机温度补偿设备与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图中示出了具有各种系统的电机温度补偿设备，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的系统。可以替代地实施或具备更多或更少的系统。

特别地，根据本申请公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置从网络上被下载和安装，或者从存储装置1003被安装，或者从ROM1002被安装。在该计算机程序被处理装置1001执行时，执行本申请公开实施例的方法中限定的上述功能。

本申请提供的电机温度补偿设备，采用上述实施例中的电机温度补偿方法，能解决永磁同步电动机在堵转工况下容易造成温度采集失真，无法采集到电机局部最高温度的技术问题。与现有技术相比，本申请提供的电机温度补偿设备的有益效果与上述实施例提供的电机温度补偿方法的有益效果相同，且该电机温度补偿设备中的其他技术特征与上一实施例方法公开的特征相同，在此不做赘述。

应当理解，本申请公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

本申请还提供了一种存储介质，所述存储介质包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述一个或者一个以上程序还可被一个或者一个以上的处理器执行以用于实现上述电机温度补偿方法各实施例的步骤。

本发明计算机可读存储介质具体实施方式与上述电机温度补偿方法各实施例基本相同，在此不再赘述。

本申请还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的电机温度补偿方法的步骤。

本申请提供的计算机程序产品能够解决永磁同步电动机在堵转工况下容易造成温度采集失真，无法采集到电机局部最高温度的技术问题。与现有技术相比，本申请提供的计算机程序产品的有益效果与上述实施例提供的电机温度补偿方法的有益效果相同，在此不做赘述。

以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的技术构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机温度补偿方法，其特征在于，所述电机温度补偿方法包括：

获取电机的电气参数，基于所述电气参数建立电机在堵转工况下的电机发热模型，其中，所述电机发热模型用于计算堵转工况下绕组铜损发热产生的电机的实际温度变化量；

根据所述电机当前的扭矩状态确定所述电机是否需要进行温度补偿；

若确定所述电机需要进行温度补偿，则获取所述电机在堵转工况下的扭矩值，根据所述扭矩值和所述电机发热模型确定补偿温度；

获取所述电机中温度传感器的采样温度，根据所述采样温度和所述补偿温度确定温度补偿后的局部最高温度。

2.如权利要求1所述的电机温度补偿方法，其特征在于，所述基于所述电气参数建立电机在堵转工况下的电机发热模型的步骤，包括：

确定电机在堵转工况下绕组铜损发热导致电机温度升高的温升模型；

确定与所述电气参数对应的热模型样机，对所述热模型样机进行电机堵转工况测试，获取测试过程中产生的多组测试数据，其中，所述热模型样机中贴附多个热电偶，用于检测所述热模型样机不同部位的实际温度，所述测试过程中的外部冷却条件与电机的真实运行环境的外部冷却条件相同；

根据所述测试数据和所述温升模型拟合出铜损发热系数和散热系数；

根据所述铜损发热系数、所述散热系数和所述温升模型建立电机发热模型。

3.如权利要求2所述的电机温度补偿方法，其特征在于，所述对所述热模型样机进行电机堵转工况测试，获取测试过程中产生的多组测试数据的步骤，包括：

分别在不同电角度下对热模型样机施加堵转扭矩，获取各电角度堵转过程中的测试数据，其中，所述测试数据包括扭矩值、测试采样温度、最高实际温度以及扭矩请求时间；

计算各电角度下，所述测试采样温度和所述最高实际温度的温差，并依据各电角度对应的温差确定温差最大的目标电角度；

以所述目标电角度对所述热模型样机施加多个不同的堵转扭矩，获取各堵转过程中的多组测试数据。

4.如权利要求3所述的电机温度补偿方法，其特征在于，所述分别在不同电角度下对热模型样机施加堵转扭矩，获取各电角度堵转过程中的测试数据的步骤，包括：

获取预设初始电角度，将所述预设初始电角度作为模拟电角度，并基于所述模拟电角度对热模型样机施加堵转扭矩，直至所述热模型样机中各热电偶采集的电机实际温度达到所述热模型样机的预设最高温度；

获取所述堵转扭矩的扭矩值，确定所述热模型样机中温度传感器采集的测试采样温度，确定所述热模型样机中各热电偶采集的实际温度，并从各实际温度中确定温度最高的最高实际温度，获取堵转过程中的扭矩请求时间，将所述扭矩值、所述测试采样温度、所述最高实际温度以及所述扭矩请求时间作为所述模拟电角度的测试数据；

基于预设增长电角度对所述模拟电角度进行递增，并返回执行步骤：基于所述模拟电角度对热模型样机施加堵转扭矩，直至所述热模型样机中各热电偶采集的电机实际温度达到所述热模型样机的预设最高温度。

5.如权利要求1所述的电机温度补偿方法，其特征在于，所述根据所述电机当前的扭矩状态确定所述电机是否需要进行温度补偿的步骤，包括：

对所述电机进行扭矩检测，确定所述电机的当前扭矩是否为堵转扭矩；

若当前扭矩为堵转扭矩，则判断所述电机的转速是否小于预设堵转转速；

若所述电机的转速小于预设堵转转速，则判断所述扭矩状态为堵转状态，并确定所述电机需要进行温度补偿。

6.如权利要求5所述的电机温度补偿方法，其特征在于，所述根据所述扭矩值和所述电机发热模型确定补偿温度的步骤，包括：

获取所述电机在堵转状态下的持续时间；

将所述扭矩值输入所述电机发热模型，得到每个单位时间的第一补偿温度；

将所述持续时间内各单位时间的第一补偿温度累加，得到当前时刻的补偿温度。

7.如权利要求6所述的电机温度补偿方法，其特征在于，所述将所述持续时间内各单位时间的第一补偿温度累加，得到当前时刻的补偿温度的步骤之后，还包括：

获取所述电机的当前电角度和所述电机发热模型对应的目标电角度；

根据所述当前电角度和目标电角度确定所述补偿温度的修正因子，其中，所述修正因子表征当前电角度下相对于目标电角度的电流变化比例，所述修正因子的计算式表示为：，其中，为当前电角度，为目标电角度；

根据所述修正因子对所述补偿温度进行修正，确定修正补偿温度。

8.一种电机温度补偿装置，其特征在于，所述电机温度补偿装置包括：

模型模块，用于获取电机的电气参数，基于所述电气参数建立电机在堵转工况下的电机发热模型，其中，所述电机发热模型用于计算堵转工况下绕组铜损发热产生的电机的实际温度变化量；

判断模块，用于根据所述电机当前的扭矩状态确定所述电机是否需要进行温度补偿；

计算模块，用于若确定所述电机需要进行温度补偿，则获取所述电机在堵转工况下的扭矩值，根据所述扭矩值和所述电机发热模型确定补偿温度；

补偿模块，用于获取所述电机中温度传感器的采样温度，根据所述采样温度和所述补偿温度确定温度补偿后的局部最高温度。

9.一种电机温度补偿设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的电机温度补偿方法的步骤。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的电机温度补偿方法的步骤。