温度对AMT控制技术的重要影响及解决方案

在实际使用中，当驱动机构使用电动机时要考虑温度对轴承润滑脂、热胀冷缩、绕组电阻和永久磁铁磁场的影响。当温度低时，绕组电阻减少，电流有可能很大。当温度高时，电阻变大，电流减少，从而导致电动机输出转矩减少。这不仅会影响电动机控制特性，更重要的是会造成电动机无足够驱动力来驱动执行机构而导致卡死。

导线电阻和温度的关系为

R=R_ref×[1+α（T-T_ref）]

式中，R为导体在温度T时对应的电阻值；R_ref为导体在参考温度T_ref时对应的电阻值，通常为20℃，有时也设为0℃；α为导体材料的电阻温度系数；T为导体实际温度（℃）。

表11-1是不同材料在20℃时的电阻温度系数。

表11-1 不同材料在20℃时的电阻温度系数

（续）

对于AMT来讲，环境温度变化很大，从寒冬天气起动发动机时的-40℃到盛夏大负荷情况时机舱内的125℃，都要求AMT能工作正常。在北方的寒冬季节，电动机电阻虽小，但润滑油黏度很大，机械机构润滑不好会导致负荷加重，这会引起电动机过电流。但是低温下通常电池电压较低，电动机也容易冷却。而在南方的盛夏高温时，电动机内阻较大，很有可能造成动力不足而出现卡死现象。能补偿的因素是在高温下电池内阻可能会大些时，润滑通常较好些。

图11-6所示为某电动机公司提供的电动机温度测试数据曲线。测试电压为直流电压12V，温度为25～140℃，转矩为100～350mN·m。(www.xing528.com)

图11-6 温度变化对电动机电流特性的影响

从曲线可以看出，高温时电动机要输出同样的转矩，电流必须增大。这说明电动机在高温时的效率大大降低。

高温下，内阻大。高速下，反电势大。假设磁场强度不变和阻力不变，那么在同样的电源电压下，电动机电流不可能随温度的上升而上升，但是当温度上升很多时，磁场强度有可能下降，那么此时反电势反而更小了，这样就会造成电阻增大而电流上升的奇怪现象。在高温下，电动机轴承和所驱动的机械机构的摩擦力有所减少，使得电动机在同样的转矩输出下转速增加。电动机定子上永久磁铁（呈瓦状）磁场的变化可以用永磁体的B_r（剩磁）、H_cj（矫顽力）和H_cb（内禀矫顽力）的大小来描述。

图11-7是以电流为横坐标、转矩为纵坐标的曲线图。从图中可以清楚地看出，当电动机温度升高后，在同样的电流下电动机输出的转矩小了很多。比如在14A条件下，常温电动机输出约310mN·m，而在140℃的条件下，输出转矩仅约260mN·m，降低了16%，效率大大降低。效率的降低又加剧了电动机的发热，所以综合起来增加电流所能得到转矩的增量会越来越小，如图11-8所示。

图11-7 温度变化对电动机转矩特性的影响

在电动机控制中，应考虑这些变化来调整控制参数，以确保高低温都能满足AMT动作要求。温度对AMT系统的影响和改进措施在第12章中还会仔细讨论。

图11-8 温度变化对电动机输出特性的影响