CN108382269A - 一种电机输出扭矩的控制方法、装置及电动汽车 - Google Patents

一种电机输出扭矩的控制方法、装置及电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电机输出扭矩的控制方法、装置及电动汽车，该电机输出扭矩的控制方法包括：获取电机的三相电路中每一相的相电流传感器所采集的相电流；根据所述相电流，当确定至少一所述相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流；根据所确定的相电流，进行电机输出扭矩的控制。本发明实施例根据相电流传感器存在的故障，进而估算相电流进行电机控制，提高了电机控制的可靠性。

Description

一种电机输出扭矩的控制方法、装置及电动汽车
技术领域
本发明涉及电机控制领域，特别涉及一种电机输出扭矩的控制方法、装置及电动汽车。
背景技术
电动汽车的电机驱动系统能否对电机当前相电流进行精确的检测，是实现矢量控制的关键，错误的电机相电流信息传递进入矢量控制算法时，会明显降低电机驱动系统的性能，甚至导致意外状况的发生。
为了防止意外发生，通常用于检测电机相电流的相电流传感器发生故障时，控制电机停止对外输出扭矩，停止电动汽车的行驶，在原地等待救援，从而严重影响用户的驾驶体验。
发明内容
本发明提供了一种电机输出扭矩的控制方法、装置及电动汽车，用以解决现有技术中相电流传感器故障导致电机相电流的计算结果不准确，从而影响用户驾驶体验的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
依据本发明的一个方面，提供了一种电机输出扭矩的控制方法，包括：
获取电机的三相电路中每一相的相电流传感器所采集的相电流；
根据所述相电流，当确定至少一所述相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流；
根据所确定的相电流，进行电机输出扭矩的控制。
进一步地，在所述获取电机的三相电路中每一相的相电流传感器所采集的相电流的步骤之后，所述方法还包括：
对所述相电流进行采样处理，得到多个相电流采样值；
将每个相电流采样值与预设正常范围值进行比较，获得比较结果；
根据所述比较结果，确定所述相电流传感器是否存在故障。
进一步地，所述根据所述比较结果，确定所述相电流传感器是否存在故障的步骤包括：
当所述比较结果中，连续的预定个数的所述相电流采样值均超出预设正常范围值时，则所述相电流传感器存在故障。
进一步地，所述当确定至少一所述相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流的步骤包括：
当确定一个所述相电流传感器存在故障时，根据未存在故障的所述相电流传感器获取的相电流确定存在故障的所述相电流传感器所在相的相电流；
当确定至少两个所述相电流传感器存在故障时，获取所述电机的母线电流，根据所述母线电流与所述三相电路中的相电流的数值关系，确定三相电路中的相电流。
进一步地，所述获取所述电机的母线电流的步骤包括：
获取所述三相电路中每一相的上桥臂的驱动信号的信号状态；
在所述驱动信号的信号状态由关断状态变为导通状态时，对所述电机进行一次母线电流采样，得到多个母线电流采样值。
进一步地，所述根据所述母线电流与所述三相电路中的相电流的数值关系，确定三相电路中的相电流的步骤包括：
获取所述驱动信号在不同信号状态时，母线电流与所述三相电路中相电流的数值关系；
根据所述驱动信号在不同信号状态时，得到的母线电流采样值确定三相电路中的相电流。
进一步地，在所述根据所述母线电流与所述三相电路中的相电流的数值关系，确定三相电路中的相电流的步骤之后，还包括：
向所述电机输出预设转速以及预设输出扭矩。
依据本发明的又一个方面，提供了一种电机输出扭矩的控制装置，包括：
获取模块，用于获取电机的三相电路中每一相的相电流传感器所采集的相电流；
处理模块，用于根据所述相电流，当确定至少一所述相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流；
控制模块，用于根据所确定的相电流，进行电机输出扭矩的控制。
进一步地，所述装置还包括：
采样模块，用于对所述相电流进行采样处理，得到多个相电流采样值；
比较模块，用于将每个相电流采样值与预设正常范围值进行比较，获得比较结果；
故障模块，用于根据所述比较结果，确定所述相电流传感器是否存在故障。
进一步地，所述故障模块具体用于当所述比较结果中，连续的预定个数的所述相电流采样值均超出预设正常范围值时，则所述相电流传感器存在故障。
进一步地，所述处理模块包括：
第一处理单元，用于当确定一个所述相电流传感器存在故障时，根据未存在故障的所述相电流传感器获取的相电流确定存在故障的所述相电流传感器所在相的相电流；
第二处理单元，用于当确定至少两个所述相电流传感器存在故障时，获取所述电机的母线电流，根据所述母线电流与所述三相电路中的相电流的数值关系，确定三相电路中的相电流。
进一步地，所述第二处理单元，具体用于获取所述三相电路中每一相的上桥臂的驱动信号的信号状态；在所述驱动信号的信号状态由关断状态变为导通状态时，对所述电机进行一次母线电流采样，得到多个母线电流采样值。
进一步地，所述第二处理单元，还用于获取所述驱动信号在不同信号状态时，母线电流与所述三相电路中相电流的数值关系；根据所述驱动信号在不同信号状态时，得到的母线电流采样值确定三相电路中的相电流。
进一步地，所述装置还包括：
输出模块，用于在所述根据所述母线电流与所述三相电路中的相电流的数值关系，确定三相电路中的相电流之后，向所述电机输出预设转速以及预设输出扭矩。
依据本发明的又一个方面，提供了一种控制设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的电机输出扭矩的控制方法的步骤。
依据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读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所述的电机输出扭矩的控制方法的步骤。
依据本发明的又一个方面，提供了一种电动汽车，包括如上所述的电机输出扭矩的控制装置。
本发明的有益效果是：
上述技术方案，在相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流，并根据确定的相电流进行电机输出扭矩的控制。从而保证了相电流的准确性，避免电机接收到错误的相电流，而导致电机无法正常工作的问题。
附图说明
图1表示本发明实施例提供的一种电机输出扭矩的控制方法示意图；
图2表示一个脉冲宽度调制周期内，三相电路中每一相的驱动信号与母线电流采样的关系示意图；
图3表示驱动信号在不同信号状态下母线电流与三相电路中相电流的数值关系示意图；
图4表示本发明实施例提供的一种电机输出扭矩的控制装置示意图。
附图标记说明：
41、获取模块；42、处理模块；43、控制模块；44、采样模块；45、比较模块；46、故障模块；47、输出模块。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本发明实施例提供了一种电机输出扭矩的控制方法，该电机输出扭矩的控制方法包括：
步骤S11：获取电机的三相电路中每一相的相电流传感器所采集的相电流；
应当说明的是，相电流传感器用于采集其所在相的相电流，三相电路中每一相中均设置有相电流传感器，较佳的，每一相中可以设置一个相电流传感器。
步骤S12：根据相电流，当确定至少一相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流；
应当说明的是，当相电流传感器存在故障时，其所采集的相电流也将不准确，电机接收到的相电流传感器上报的相电流大小与三相电路中实际的相电流大小不同，将会影响电机的正常工作。通过采用预设估算方法进行计算将得到较为准确的相电流，从而保证电机的正常工作。
步骤S13：根据所确定的相电流，进行电机输出扭矩的控制。
本发明实施例中，在相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流，并根据确定的相电流进行电机输出扭矩的控制。从而保证了相电流的准确性，避免电机接收到与实际不符的相电流，而导致电机无法正常工作的问题。
为了确定相电流传感器是否存在故障，在上述发明实施例的基础上，本发明实施例中，在获取电机的三相电路中每一相的相电流传感器所采集的相电流的步骤之后，该方法还包括：
对相电流进行采样处理，得到多个相电流采样值；
将每个相电流采样值与预设正常范围值进行比较，获得比较结果；
根据比较结果，确定相电流传感器是否存在故障。
应当说明的是，一个脉冲宽度调制周期内可以得到多个相电流采样值，为了避免三相电路中的一些电磁干扰，较佳的，在得到多个相电流采样值之后，对多个相电流采样值进行滤波。三相电路中每一相的相电流均有正常范围值，在某一时刻得到的相电流采样值若超出该正常范围值，则说明该时刻下的相电流传感器可能存在问题，为了准确确定相电流传感器是否存在故障，较佳的，针对多个相电流采样值，若连续的预定个数的相电流采样值均超出预设正常范围值时，则相电流传感器存在故障。具体的根据比较结果，确定相电流传感器是否存在故障的步骤包括：当比较结果中，连续的预定个数的相电流采样值均超出预设正常范围值时，则相电流传感器存在故障。
可以根据存在故障的相电流传感器的数量，采用不同的估算方法确定三相电路中的相电流，在上述各发明实施例的基础上，本发明实施例中，当确定至少一相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流的步骤包括：
当确定一个相电流传感器存在故障时，根据未存在故障的相电流传感器获取的相电流确定存在故障的相电流传感器所在相的相电流；
当确定至少两个相电流传感器存在故障时，获取电机的母线电流，根据母线电流与三相电路中的相电流的数值关系，确定三相电路中的相电流。
应当说明的是，为了采集三相电路的相电流，通常在每一相设置一个相电流传感器，当一个相电流传感器存在故障，说明三相电路中只有一相的相电流未被正确采集。由于电机的三相绕组为Y型连接，三相的相电流加起来等于0，因此，再根据两个未存在故障的相电流传感器采集的相电流，就可以计算出存在故障的相电流传感器所在相实际的相电流。
当至少两个相电流传感器存在故障，说明三相电路中至少两相的相电流未被正确采集。为了保证最终发送至电机的相电流的准确性，需要根据电机的母线电流以及母线电流与相电流的数值关系，计算出三相电路中的相电流。
为了获取电机的母线电流，在上述各发明实施例的基础上，本发明实施例中，获取电机的母线电流的步骤包括：
获取三相电路中每一相的上桥臂的驱动信号的信号状态；
在驱动信号的信号状态由关断状态变为导通状态时，对电机进行一次母线电流采样，得到多个母线电流采样值。
应当说明的是，为了避免电机中的电磁干扰，较佳的，在得到多个母线电流采样值之后，对多个母线电流采样值进行滤波处理。如图2所示为一个脉冲宽度调制周期内，三相电路中每一相的驱动信号与母线电流采样的示例。图2中U相的驱动信号0，表示三相电路中U相的上桥臂为关断状态，下桥臂为导通状态；U相的驱动信号1，表示三相电路中U相的上桥臂为导通状态，下桥臂为关断状态；V相的驱动信号0，表示三相电路中V相的上桥臂为关断状态，下桥臂为导通状态；V相的驱动信号1，表示三相电路中V相的上桥臂为导通状态，下桥臂为关断状态；W相的驱动信号0，表示三相电路中W相的上桥臂为关断状态，下桥臂为导通状态；W相的驱动信号1，表示三相电路中W相的上桥臂为导通状态，下桥臂为关断状态；母线电流中iu表示，该母线电流的电流值等于三相电路中U相的相电流，-iw表示该母线电流的电流值等于三相电路中W向的相电流的相反数。
为了根据母线电流计算相电流，在上述各发明实施例的基础上，本发明实施例中，根据母线电流与三相电路中的相电流的数值关系，确定三相电路中的相电流的步骤包括：
获取驱动信号在不同信号状态时，母线电流与三相电路中相电流的数值关系；
根据驱动信号在不同信号状态时，得到的母线电流采样值确定三相电路中的相电流。
应当说明的是，母线电流与三相电路中相电流的数值关系，在驱动信号处于不同信号状态时是不同的。如图3所示为驱动信号在不同信号状态下母线电流与三相电路中相电流的数值关系，其中V0(000)，表示三相电路中U相、V相和W相的上桥臂均为关断状态，其对应的母线电流的数值为0；V1(100)，表示三相电路中U相的上桥臂为导通状态，V相和W相的上桥臂均为关断状态，其对应的母线电流的数值为U相的相电流；V2(110)表示三相电路中U相和V相的上桥臂均为导通状态，W相的上桥臂为关断状态，其对应的母线电流的数值为W相的相电流的相反数；V3(010)表示三相电路中U相和W相的上桥臂均为关断状态，V相的上桥臂为导通状态，其对应的母线电流的数值为V相的相电流；V4(011)表示三相电路中V相和W相的上桥臂均为导通状态，U相的上桥臂为关断状态，其对应的母线电流的数值为U相的相电流的相反数；V5(001)表示三相电路中U相和V相的上桥臂均为关断状态，W相的上桥臂为导通状态，其对应的母线电流的数值为W相的相电流；V6(101)表示三相电路中U相和W相的上桥臂均为导通状态，V相的上桥臂为关断状态，其对应的母线电流的数值为V相的相电流的相反数；V7(111)表示三相电路中U相、V相和W相的上桥臂均为导通状态，其对应的母线电流的数值为0。根据图3所示的母线电流与三相电路中相电流的数值关系，可以确定三相电路中两相的相电流，根据三相的相电流相加等于0，从而确定三相电路中每一相的相电流。
在上述各发明实施例的基础上，本发明实施例中，在根据母线电流与三相电路中的相电流的数值关系，确定三相电路中的相电流的步骤之后，还包括：
向电机输出预设转速以及预设输出扭矩。
应当说明的是，当确定至少两个相电流传感器存在故障，处于安全考虑，向电机输出预设的转速，保证进行电机控制过程中电机的转速均小于该预设的转速，从而限定车辆的最高时速；向电机输出预设输出扭矩，保证进行电机控制过程中电机的输出扭矩均小于该预设输出扭矩，电机可以正常运行，避免车辆突然停止。
如图4所示，依据本发明的又一个方面，提供了电机输出扭矩的控制装置，包括：
获取模块41，用于获取电机的三相电路中每一相的相电流传感器所采集的相电流；
处理模块42，用于根据相电流，当确定至少一相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流；
控制模块43，用于根据所确定的相电流，进行电机输出扭矩的控制。
采样模块44，用于对相电流进行采样处理，得到多个相电流采样值；
比较模块45，用于将每个相电流采样值与预设正常范围值进行比较，获得比较结果；
故障模块46，用于根据比较结果，确定相电流传感器是否存在故障。
故障模块46，具体用于当比较结果中，连续的预定个数的相电流采样值均超出预设正常范围值时，则相电流传感器存在故障。
处理模块42包括：
第一处理单元，用于当确定一个相电流传感器存在故障时，根据未存在故障的相电流传感器获取的相电流确定存在故障的相电流传感器所在相的相电流；
第二处理单元，用于当确定至少两个相电流传感器存在故障时，获取电机的母线电流，根据母线电流与三相电路中的相电流的数值关系，确定三相电路中的相电流。
第二处理单元，具体用于获取三相电路中每一相的上桥臂的驱动信号的信号状态；在驱动信号的信号状态由关断状态变为导通状态时，对电机进行一次母线电流采样，得到多个母线电流采样值。
第二处理单元，还用于获取驱动信号在不同信号状态时，母线电流与三相电路中相电流的数值关系；根据驱动信号在不同信号状态时，得到的母线电流采样值确定三相电路中的相电流。
输出模块47，用于在根据母线电流与三相电路中的相电流的数值关系，确定三相电路中的相电流之后，向电机输出预设转速以及预设输出扭矩。
本发明实施例中，在相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流，并根据确定的相电流进行电机输出扭矩的控制。从而保证了相电流的准确性，避免电机接收到与实际不符的相电流，而导致电机无法正常工作的问题。
依据本发明的又一个方面，提供了一种控制设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的电机输出扭矩的控制方法的步骤。
本发明实施例中，在相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流，并根据确定的相电流进行电机输出扭矩的控制。从而保证了相电流的准确性，避免电机接收到与实际不符的相电流，而导致电机无法正常工作的问题。
依据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读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所述的电机输出扭矩的控制方法的步骤。
本发明实施例中，在相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流，并根据确定的相电流进行电机输出扭矩的控制。从而保证了相电流的准确性，避免电机接收到与实际不符的相电流，而导致电机无法正常工作的问题。
依据本发明的又一个方面，提供了一种电动汽车，包括如上所述的电机输出扭矩的控制装置。
本发明实施例中，在相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流，并根据确定的相电流进行电机输出扭矩的控制。从而保证了相电流的准确性，避免电机接收到与实际不符的相电流，而导致电机无法正常工作的问题。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

Claims (17)

1.一种电机输出扭矩的控制方法，其特征在于，包括：
获取电机的三相电路中每一相的相电流传感器所采集的相电流；
根据所述相电流，当确定至少一所述相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流；
根据所确定的相电流，进行电机输出扭矩的控制。
2.根据权利要求1所述的电机输出扭矩的控制方法，其特征在于，在所述获取电机的三相电路中每一相的相电流传感器所采集的相电流的步骤之后，所述方法还包括：
对所述相电流进行采样处理，得到多个相电流采样值；
将每个相电流采样值与预设正常范围值进行比较，获得比较结果；
根据所述比较结果，确定所述相电流传感器是否存在故障。
3.根据权利要求2所述的电机输出扭矩的控制方法，其特征在于，所述根据所述比较结果，确定所述相电流传感器是否存在故障的步骤包括：
当所述比较结果中，连续的预定个数的所述相电流采样值均超出预设正常范围值时，则所述相电流传感器存在故障。
4.根据权利要求1所述的电机输出扭矩的控制方法，其特征在于，所述当确定至少一所述相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流的步骤包括：
当确定一个所述相电流传感器存在故障时，根据未存在故障的所述相电流传感器获取的相电流确定存在故障的所述相电流传感器所在相的相电流；
当确定至少两个所述相电流传感器存在故障时，获取所述电机的母线电流，根据所述母线电流与所述三相电路中的相电流的数值关系，确定三相电路中的相电流。
5.根据权利要求4所述的电机输出扭矩的控制方法，其特征在于，所述获取所述电机的母线电流的步骤包括：
获取所述三相电路中每一相的上桥臂的驱动信号的信号状态；
在所述驱动信号的信号状态由关断状态变为导通状态时，对所述电机进行一次母线电流采样，得到多个母线电流采样值。
6.根据权利要求5所述的电机输出扭矩的控制方法，其特征在于，所述根据所述母线电流与所述三相电路中的相电流的数值关系，确定三相电路中的相电流的步骤包括：
获取所述驱动信号在不同信号状态时，母线电流与所述三相电路中相电流的数值关系；
根据所述驱动信号在不同信号状态时，得到的母线电流采样值确定三相电路中的相电流。
7.根据权利要求4所述的电机输出扭矩的控制方法，其特征在于，在所述根据所述母线电流与所述三相电路中的相电流的数值关系，确定三相电路中的相电流的步骤之后，还包括：
向所述电机输出预设转速以及预设输出扭矩。
8.一种电机输出扭矩的控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取电机的三相电路中每一相的相电流传感器所采集的相电流；
处理模块，用于根据所述相电流，当确定至少一所述相电流传感器存在故障时，采用预设估算方法确定三相电路中的相电流；
控制模块，用于根据所确定的相电流，进行电机输出扭矩的控制。
9.根据权利要求8所述的电机输出扭矩的控制装置，其特征在于，所述装置还包括：
采样模块，用于对所述相电流进行采样处理，得到多个相电流采样值；
比较模块，用于将每个相电流采样值与预设正常范围值进行比较，获得比较结果；
故障模块，用于根据所述比较结果，确定所述相电流传感器是否存在故障。
10.根据权利要求9所述的电机输出扭矩的控制装置，其特征在于，所述故障模块具体用于当所述比较结果中，连续的预定个数的所述相电流采样值均超出预设正常范围值时，则所述相电流传感器存在故障。
11.根据权利要求8所述的电机输出扭矩的控制装置，其特征在于，所述处理模块包括：
第一处理单元，用于当确定一个所述相电流传感器存在故障时，根据未存在故障的所述相电流传感器获取的相电流确定存在故障的所述相电流传感器所在相的相电流；
第二处理单元，用于当确定至少两个所述相电流传感器存在故障时，获取所述电机的母线电流，根据所述母线电流与所述三相电路中的相电流的数值关系，确定三相电路中的相电流。
12.根据权利要求11所述的电机输出扭矩的控制装置，其特征在于，所述第二处理单元，具体用于获取所述三相电路中每一相的上桥臂的驱动信号的信号状态；在所述驱动信号的信号状态由关断状态变为导通状态时，对所述电机进行一次母线电流采样，得到多个母线电流采样值。
13.根据权利要求12所述的电机输出扭矩的控制装置，其特征在于，所述第二处理单元，还用于获取所述驱动信号在不同信号状态时，母线电流与所述三相电路中相电流的数值关系；根据所述驱动信号在不同信号状态时，得到的母线电流采样值确定三相电路中的相电流。
14.根据权利要求11所述的电机输出扭矩的控制装置，其特征在于，所述装置还包括：
输出模块，用于在所述根据所述母线电流与所述三相电路中的相电流的数值关系，确定三相电路中的相电流之后，向所述电机输出预设转速以及预设输出扭矩。
15.一种控制设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述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输出扭矩的控制方法的步骤。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读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输出扭矩的控制方法的步骤。
17.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求8至14中任一项所述的电机输出扭矩的控制装置。
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