基于电阻法的绕组温升计算必须在温升试验达到热稳定的时间后，尽快使被测电机断能停转，测其断能瞬间电阻值直接计算绕组温升。由于电机回路主要是由电感性线路构成，同时存在电容，这些器件特性会在测量时引起信号振荡，造成测试偏差。因此，测量工作应该在回路停机稳定之后进行，不可能在电机断能瞬间即“0”时刻获得电机绕组的电阻值，只能依靠“0”时刻以后的数据进行数据拟合或者插值从而得到“0”时刻的电机绕组阻值。同时，电机绕组一般为毫欧级，其阻值仅为几十或百毫欧，利用一般检测仪表测量其阻值十分困难。现有高精度电阻仪可实现毫欧级电阻的精确测量，但只能是人工测量。测量过程中存在一定的延时，测得第一点的电阻值耗时较长，容易影响测量精度导致测试失效。因此，为了更快捷、有效地完成绕组测试，设计电机绕组自动测量电路，实现对电机绕组阻值的快速准确测量。

1.绕组自动测试系统方案

本系统基于直流恒流源法，实现毫欧级电机绕组内阻的自动化测量，分辨率要求达到0.1mΩ。图9-46所示为电机绕组内阻自动测量示意图。R₀为消除电机绕组残压的电阻；I为5A恒流源；U₀、U₁分别为残压值和反映电机绕组热态电阻值的电压值。当DSP数据采集系统检测到电机转速为0时，以此时刻作为电机的“近似0时刻”，接着DSP控制继电器1和2断开电机控制器与电机的连接线路，闭合继电器3以消除绕组的残压。当DSP检测到残压值为0的信号时，断开继电器3，闭合继电器4，进行电机绕组内阻值的测量。根据一系列测量得到的电阻值，推算“0”时刻的电机绕组热态电阻，再根据温升计算公式，计算出电机的温升特性。图9-47所示为测试程序流程。

图9-46 电机绕组内阻自动测量示意图1～4—继电器

图9-47 测试程序流程

2.测试程序设计

电动汽车电机绕组温升自动测试平台的主程序流程如图9-48和图9-49所示。

在图9-48和图9-49中，CAN发送消息1给PC，表明单片机XC164CS已经检测到电机停止运行，命令LabVIEW将此时的时间t₀保存下来用于计算温升测试时间。CAN发送消息2给PC，表明残压已经消除完毕，命令单片机XC164CS开始采集电机绕组内阻的数值，并以1s为间隔将数据以数组的形式保存在单片机XC164CS RAM中。CAN发送消息3给PC，表明绕组内阻检测时间5min测试过程已经完成，继而将此刻的时间保存下来。运用单片机C语言与LabVIEW G语言混合编程，使得控制算法容易实现，减少了开发的周期，提高了工作效率。

图9-48 界面程序流程图

图9-49 硬件程序流程图

3.人机界面设计

温升测试界面如图9-50所示。虚拟仪器前面板的界面类似于实际仪表的操作界面，其特点是用虚拟仪表取代真实的物理仪表，通过虚拟仪表可以对各个采样点及计算数据进行实时跟踪显示、处理并存储。

（1）显示部分(www.daowen.com)

该部分主要包括测试条件和绕组内阻阻值随时间变化的曲线。从电动汽车电机绕组内阻曲线图可观察到当前内阻阻值在整个测试过程中的变化趋势。电动汽车电机绕组内阻曲线显示的纵坐标代表内阻阻值，而横坐标则反映内阻阻值随时间的变化规律。冷态电阻、初始冷却液温度、终态冷却液温度等数值显示在界面上有助于计算出电机绕组值。转速值和转矩值表明了测试条件。

（2）数据处理部分

该部分运用平均算法，即在数据采集过程时有一个软件滤波的设置。在数据采集过程中，程序将10个采样点数据进行平均，再将这个平均值显示在PC界面上，使采集到的数据尽可能地接近实际真值。另外在实验过程中，不能从“0”时刻采集电机绕组内阻数据，并且数据是离散的，因而需要采取曲线拟合技术和插值技术得到光滑准确的曲线。LabVIEW分析软件库提供了多种线性和非线性的曲线拟合算法。利用LabVIEW分析软件库提供的曲线拟合算法，可以剔出错误数据、填充丢失的采样点、进行插值和外推等。

（3）出错信息部分

该部分的目的是随时方便检查编程过程中的问题设计。这是LabVIEW的一项辅助功能，检查程序编写是否有误，各个模块之间数据的传输是否顺畅，各个模块的参数设置是否合理，这样就可以通过它来时刻提醒在程序设计过程中出现的问题。

（4）数据存储部分

数据存储部分主要是数据存储模块和数据再现模块在主程序中的体现，便于在离线状态下对采集数据进行分析。

4.恒流电源设计

直流恒流源法要求设计一个恒流电源I_C，利用R=U/I_C计算电阻。由于电机绕组内阻的阻值非常小，一般只有几十毫欧，最高阻值不会超过200mΩ。如果恒流源电流比较小，则电阻的端电压可能与干扰信号如白噪声的幅值级别相同。白噪声对被检信号的干扰是巨大的，会造成测试结果的失效。所以本系统中设计恒流源要考虑其输出电流尽量大些。但是如果电流太大，根据功率公式P=I²R，电阻通过电流时必然要消耗功率，再以热的方式散发出来，而温升计算公式的条件是电机应处于自然散热的过程。如果电流值太大，势必会影响电机的温升特性。

图9-50 温升测试界面

恒流源在小电阻测量中很重要，恒流源的准确度决定了测量准确度。为了达到测量的准确度，设计了反激式高频开关恒流源，其原理如图9-51所示。

图9-51 恒流源电路原理图

电源采用光耦合器TL431型反馈电路，输出直流电流为5A，可在AC（85～265V）输入电压范围内自动稳压。交流电源经整流滤波后产生一个宽范围的直流脉动电压，输入变压器一次绕组的一端和TOP227的漏极，变压器一次绕组的另一端接TOP227的源极。VS₁和VS₂用来抑制开关尖峰，减少变压器漏感引起的漏极电压冲击，以保护TOP227。VD₂、VD₃、VD₄、VD₅用作输出整流管，再经过LC滤波电路，在输出端得到一个稳定的电流。辅助绕组两端电压经VD₇、C₈整流滤波，得到TOP227所需的偏置电压。TL431并联稳压器内部集成了一个2.5V的精密基准电压、运算放大器和驱动器，作为二次侧基准误差放大器使用。输出电压经分压取样后与TL431的内部基准电压相比较，控制光耦合器的输入电流，光耦合器U₂不仅对输入、输出起隔离作用，而且通过控制TOP227门极电流I_C的大小来控制输出脉冲宽度，达到稳压的目的。图9-52所示为直流恒流源实物图。