CN112152531B - 三相电机电流对称性检测方法、装置、控制器及车辆 - Google Patents

三相电机电流对称性检测方法、装置、控制器及车辆 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种三相电机电流对称性检测方法、装置、控制器及车辆，该检测方法包括：获取三相电机的三相电流；基于获取的三相电流中的任意两相电流，确定目标相电流的数值；基于目标相电流的数值与获取的三相电流中对应相的电流，确定三相电流是否对称。本公开实施例的技术方案利用软件程序，可通过反证法，实现对三相电流对称性的检测，从而不需要更改硬件电路，可以改善现有方案中的硬件成本较高且硬件更改周期较长的问题。

Description

三相电机电流对称性检测方法、装置、控制器及车辆
技术领域
本公开涉及电机在线检测技术领域，尤其涉及一种三相电机电流对称性检测方法、装置、控制器及车辆。
背景技术
电机(Electric machinery)，俗称为“马达”，是指基于电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，电机在电路中的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。电机运行过程中，其三相电流的对称性对电机的控制极为重要，在电流不对称时，三相电流会产生负序分量，进而会产生二倍频的转矩脉动。将电机作为车辆的驱动电机时，由于三相电流不对称，会出现振动噪声的问题。
基于上述问题，需要对电机三相电流的对称性进行检测。现有技术中，大多是通过在电路结构中增加硬件，改变电路结构来实现对三相电流对称性的检测。但是，该三相电流对称性检测方式，由于增加了硬件结构，导致电路结构复杂，硬件成本较高；同时，由于涉及到硬件结构的更改，开发周期较长。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种三相电机电流对称性检测方法、装置、控制器及车辆。
第一方面，本公开实施例提出一种三相电机电流对称性检测方法，包括：
获取三相电机的三相电流；
基于获取的所述三相电流中的任意两相所述电流，确定目标相电流的数值；
基于所述目标相电流的数值与获取的所述三相电流中对应相的电流，确定三相电流是否对称。
可选的，所述获取三相电机的三相电流，包括：
实时采集原始三相电流；
对所述原始三相电流进行低通滤波，得到滤波后的所述三相电流。
可选的，所述实时采集原始三相电流之后，还包括：
确认所述原始三相电流均在参考电流范围内；
其中，所述参考电流范围为原始电流获取子模块的工作范围。
可选的，所述基于获取的所述三相电流中的任意两相所述电流，确定目标相电流的数值，包括：
选取所述三相电流中的任意两相电流；
利用所述任意两相电流，基于矢量合成的方法，确定所述目标相电流的电流矢量；所述电流矢量包括电流幅值和电流相角；
基于所述目标相电流的电流矢量，确定所述目标相电流的数值。
可选的，所述利用所述任意两相电流，基于矢量合成的方法，确定所述目标相电流的电流矢量，包括：
利用如下公式①计算所述目标相电流的电流幅值，利用如下公式②计算所述目标相电流的电流相角：
Figure BDA0002673644620000021
Figure BDA0002673644620000022
其中，以u轴为x轴，与u轴垂直方向为y轴，所述目标相电流的电流矢量
Figure BDA0002673644620000023
的终点为u相电流iu′和V相电流iv′所确定的直线的交点；Xs代表交点横坐标，即为iu′的值；Ys代表交点纵坐标，大小为
Figure BDA0002673644620000024
交点同时在直线
Figure BDA0002673644620000025
上；θ代表所述目标相电流的电流矢量
Figure BDA0002673644620000026
的电流相角。
可选的，所述基于所述目标相电流的电流矢量，确定所述目标相电流的数值，包括：
利用如下公式③计算所述目标相电流的数值：
iw*＝Is*cos(θ-240°) ③
其中，iw*代表所述目标相电流的数值；Is代表所述目标相电流的电流幅值，θ代表所述目标相电流的电流相角。
可选的，所述基于所述目标相电流的数值与获取的所述三相电流中对应相的电流，确定三相电流是否对称，包括：
比较所述目标相电流的数值与滤波之后得到的对应相的电流的数值；
在二者的差值小于或等于预设阈值时，确定所述三相电流对称；
在二者的差值大于所述预设阈值时，确定所述三相电流不对称。
可选的，该检测方法还包括：
在所述三相电流对称时，确定第一标志位；在所述三相电流不对称时，确定第二标志位；
对所述第一标志位或所述第二标志位进行防反跳处理，确定待输出标志位；
输出所述待输出标志位。
第二方面，本公开实施例还提出一种三相电机电流对称性检测装置，包括：
电流获取模块，用于获取三相电机的三相电流；
电流处理模块，用于基于获取的所述三相电流中的任意两相所述电流，确定目标相电流的数值；
对称性确定模块，用于基于所述目标相电流的数值与获取的所述三相电流中对应相的电流，确定三相电流是否对称。
可选的，所述电流获取模块，包括：
原始电流获取子模块，用于实时采集原始三相电流；
低通滤波子模块，用于对所述原始三相电流进行低通滤波，得到滤波后的所述三相电流。
可选的，所述电流获取模块还包括：
可信性确定子模块，用于确认所述原始三相电流均在参考电流范围内；其中，所述参考电流范围为原始电流获取子模块的工作范围；
所述低通滤波子模块具体用于对具有可信性的所述原始三相电流进行低通滤波，得到滤波后的所述三相电流。
可选的，所述电流处理模块，包括：
电流选取子模块，用于选取所述三相电流中的任意两相电流；
电流矢量确定子模块，用于利用所述任意两相电流，基于矢量合成的方法，确定所述目标相电流的电流矢量；所述电流矢量包括电流幅值和电流相角；
电流数值确定子模块，用于基于所述目标相电流的电流矢量，确定所述目标相电流的数值。
可选的，所述对称性确定模块，包括：
比较子模块，用于比较所述目标相电流的数值与滤波之后得到的对应相的电流的数值；
对称确定子模块，用于在二者的差值小于或等于预设阈值时，确定所述三相电流对称；
不对称确定子模块，用于在二者的差值大于所述预设阈值时，确定所述三相电流不对称；
标志位确定子模块，用于在所述三相电流对称时，确定第一标志位；或在所述三相电流不对称时，确定第二标志位；
防反跳子模块，用于对所述第一标志位或所述第二标志位进行防反跳处理；
标志位输出子模块，用于输出所述待输出标志位。
第三方面，本公开实施例还提出一种三相电机控制器，包括处理器；
所述处理器运行时，通过调用程序或指令，以执行第一方面提供的任一种三相电机电流对称性检测方法。
第四方面，本公开实施例还提出一种车辆，包括第三方面的电机控制器。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本公开实施例技术方案可以改善现有方案中的电路硬件成本较高及硬件更改周期较长的问题。本公开实施例的技术方案包括：获取三相电机的三相电流；基于获取的三相电流中的任意两相电流，确定目标相电流的数值；基于目标相电流的数值与获取的三相电流中对应相的电流，确定三相电流是否对称。如此，利用获取到的三相电流中的任意两相电流，确定目标相电流的数值，其后，将该目标相电流的数值与获取到的三相电流中的对应相的电流的数值进行比较，从而确定三相电流是否对称。从而，可通过软件程序，利用反证法，实现对三相电流对称性的检测，不需要更改硬件电路，电路硬件成本较低；开发周期较短，且软件程序对应的算法较简单，易于实现。
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，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开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是本公开实施例提供的一种三相电机电流对称性检测方法的流程示意图；
图2是本公开实施例提供的另一种三相电机电流对称性检测方法的流程示意图；
图3是本公开实施例提供的又一种三相电机电流对称性检测方法的流程示意图；
图4是本公开实施例提供的三相电机电流对称性检测方法中基于矢量合成和分解的方法计算目标相电流的解析图；
图5是本公开实施例提供的又一种三相电机电流对称性检测方法的流程示意图；
图6是本公开实施例提供的又一种三相电机电流对称性检测方法的流程示意图；
图7是本公开实施例提供的一种三相电机电流对称性检测装置的结构示意图；
图8是本公开实施例提供的另一种三相电机电流对称性检测装置的结构示意图；
图9是本公开实施例提供的又一种三相电机电流对称性检测装置的结构示意图；
图10是本公开实施例提供的又一种三相电机电流对称性检测装置的结构示意图；
图11是本公开实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
本公开实施例提供的技术方案，可实时检测三相电流的对称性，从而实现对电机以及与电机连接的其他电气设备的安全保护，可由整车控制器、驱动系统控制器、电机控制器或其他具有控制功能的结构部件执行，可应用于电机运行，例如车辆行驶过程中。具体地，该检测方法采用纯软件的方法对三相电流的对称性进行检测，不需要更改硬件电路和通信结构，算法简单，原理清晰，且易于实现。
可理解的是，本段中的“通信结构”是指通信接口的架构，即本公开实施例提供的检测方法，不改变现有技术中三相电流信号传输相关的通信接口的对接关系，而仅利用软件程序对接收到的三相电流信号进行处理，以实现对三相电流对称性的检测。本公开实施例的检测方法可应用于车辆，例如电动车，具体如无人驾驶汽车的电机的三相电流对称性的实时检测；在其他实施方式中，该检测方法还可应用于其他场景应用的电机的三相电流对称性的实时检测，本公开实施例对此不限定。
下面结合图1-图11对本公开实施例提供的三相电机电流对称性检测方法、检测装置、电机控制器、电子设备(如车辆)以及计算机可读存储介质进行示例性说明。
示例性地，图1是本公开实施例提供的一种三相电机电流对称性检测方法的流程示意图。参见图1，该检测方法包括以下步骤：
S110、获取三相电机的三相电流。
其中，三相电流理论上是指通过三根导线，每根导线作为其他两根的回路，其三个分量的相位差依次为一个周期的三分之一或120°相位角的电流，此时三相电流具有对称性。但是，电机实际运行过程中，三相电流的实际相位差可能并不满足上述理论相位差值，即不满足三相电流对称条件，因此需要对三相电流对称性进行检测，以确保电机运行安全。
由此，该步骤中的三相电流实质为在电机实际运行过程中监测到的三相电流，利用该步骤中的三相电流，结合后续步骤可实现对三相电流对称性的判断。示例性地，本文中的电流的三相可分别以u相、v相和w相表示。
示例性地，该步骤中获取三相电流的方式可为软件程序调用电流传感器测量的三相电流。该步骤为后续S120和S130做准备。
S120、基于获取的三相电流中的任意两相电流，确定目标相电流的数值。
该步骤中，基于三相电流满足对称条件，利用获取的任意两相电流确定目标相电流，即第三相电流。
其中，三相电流满足对称条件是指三相电流的幅值相等，时间相位相差120度，空间相位相差120度。该步骤中假设三相电流对称，并基于此，利用S110中的三相电流中的任意两相电流，计算第三相电流的数值。
示例性地，可基于矢量分解合成的原则，利用其中任意两相电流(可理解为第一相电流和第二相电流)计算出合成电流矢量，即目标相电流的电流矢量，其后基于矢量分解的原则，利用电流矢量计算出该相电流的数值，下文中结合图3和图4详述。
示例性地，基于任意两相电流确定目标相电流的电流矢量可包括：利用u相电流和v相电流计算w相电流的电流矢量，或者利用v相电流和w相电流计算u相电流的电流矢量，或者利用u相电流和w相电流计算v相电流的电流矢量。
该步骤中假设三相电流满足对称条件，并基于此，以及结合获取到的三相电流的实际值中的任意两相电流，计算得到目标相电流的数值，为S130中将目标相电流的计算值与实际监测得到的数值比较做准备，即为利用反证法确定三相电流是否对称做准备。
S130、基于目标相电流的数值与获取的三相电流中对应相的电流，确定三相电流是否对称。
其中，若三相电流对称，则S120中确定的目标相电流的数值与S110中获取到的该相电流的对应数值相等；若三相电流不满足对称条件，则S120中确定的目标相电流的数值与S110中获取到的该相电流的对应数值不相等。可理解的是，本段中的“相等”并非数学意义上的严格相等，而是在电机运行过程中，在满足安全运行条件下的，在一定阈值差值范围内的相等，即在安全误差允许范围内的相等，下文中结合图5详述。
基于此，该步骤中，可将S120中确定的目标相电流的数值与S110中获取的对应相的电流对应数字进行比较，若二者相等，则三相电流对称，若二者不相等，则三相电流不对称，从而确定三相电流是否具有对称性。
本公开实施例提供的三相电机电流对称性检测方法，首先获取电机运行过程中的三相电流的实际值；其后，假设三相电流满足对称条件，并基于此利用实际的三相电流中的任意两相电流确定目标相电流的数值；最后，将基于假设确定的目标相电流的数值与直接获取到的该相电流进行比较，以确定三相电流是否对称，如此可利用纯软件算法，利用反证法，实现对电机三相电流的对称性检测，而不需要更改电路硬件结构，从而电路硬件结构较简单，硬件成本较低；同时不需要更改硬件结构，开发周期较短，且软件程序对应的算法较简单，易于实现。
在上述实施方式的基础上，为了提高该检测方法的准确性，还可设置上述三相电流为经过滤波后的电流。
下面结合图2进行示例性说明。
在一实施例中，图2是本公开实施例提供的另一种三相电机电流对称性检测方法的流程示意图。参照图2，该检测方法可包括：
S210、获取三相电机的三相电流。
示例性地，S210具体可包括：
S211、实时采集原始三相电流。
其中，原始三相电流为电机运行过程中的实际工作电流，该原始三相电流可能包括干扰信号，导致该检测方法的准确性较低。基于此，需要对该原始三相电流进行预处理，例如S212和S213之后，才可进行后续步骤，以确保该检测方法的准确性，下文中分别进行说明。
示例性地，该步骤可包括电流传感器实时采集电机的原始三相电流。本文中的“实时”可理解为时间间隔较小，或时间延迟较小，从而便于实现对电机的有效检测，具体的时间间隔或时间延迟可根据电机的性能和工作场景需求设置，本公开实施例对此不限定。
S213、对原始三相电流进行低通滤波，得到滤波后的三相电流。
其中，原始三相电流中的干扰信号可包括谐波、噪音或电压等信号，其相对于电机的正常工作信号来说，通常为高频信号。基于此，该步骤中，对S211中实时采集的原始三相电流进行低通滤波处理，以滤除其中的高频干扰信号，从而得到信噪比较高的三相电流信号，有利于确保该检测方法的准确性。
示例性地，低通滤波的截止频率可设置为4k～5kHz，例如可为4kHz，4.5kHz，4.86kHz，5kHz或其他频率值，可根据三相电机电流对称性检测方法的需求设置，本公开实施例对此不限定。
S210之后，依序执行S220和S230，该两步骤分别与图1中示出的S120和S130相同，可参照上文中对S120和S130的解释说明进行理解，在此不赘述。
本实施例提供的三相电机电流对称性检测方法，通过对实时采集的原始三相电流进行低通滤波处理，得到信噪比较高的三相电流，并基于该信噪比较高的三相电流，结合反证法，判断电机三相电路是否具有对称性，可确保该检测方法的准确性，有利于实现对电机运行状态的准确检测。
在上述实施方式的基础上，为了提高该检测方法的准确性和可靠性，还可对采集到的原始三相电流进行可信性检查，如果可信性检查失败，即三相电流中的至少一相电流不可信，则直接上报可信性检查错误，方法终止执行，即不再继续执行后续步骤；否则，即原始三相电流均可信，则进行后续步骤。下面继续结合图2进行示例性说明。
在一实施例中，继续参照图2，S211之后还包括：
S212、基于参考电流范围，确认原始三相电流可信。
其中，该步骤可理解为，基于电流传感器的量程范围(即上述参考电流范围)，确定原始三相电流具有可信性。
本文中，可信性还可理解为可靠性或可用性，当原始三相电流具有可信性时，其可被利用执行后续步骤；当原始三相电流中的任一相电流、任两相电流或三相电流均不具有可信性时，则其不可被用于执行后续步骤。
示例性地，原始三相电流的可信性的判断标准可为各单相电流的瞬时值是否在电流传感器的量程范围内；若是，则原始三相电流具有可信性，若某相电流的瞬时值不在其电流传感器的量程范围内，则该相电流不具有可信性。
示例性地，以电路传感器的量程为900A为示例。若其采集的原始单相电流的瞬时值均小于或者等于900A，则确认该单相原始电流具有可信性；如存在某瞬时值大于900A，则确认该单相原始电流不具有可信性。类似于此，可实现对各单相电流的原始电流值的可信性检查。
在其他实施方式中，电流传感器的量程可根据电机性能以及三相电机电流对称性检测方法的需求设置，本公开实施例对此不限定。
基于此，S213具体可为：对具有可信性的原始三相电流进行低通滤波，得到滤波后的三相电流。
即S213中，对通过可信性检查的原始三相电流进行低通滤波处理，以得到信噪比较高的三相电流；而并不再对位通过可信性检查的原始三相电流进行处理，从而避免无效数据的处理，有利于提高该检测方法的可靠性。
进一步地，当原始三相电流为经过可信性检查时，还可进行电机异常提示，以便控制系统或运维人员及时发现电机异常，便于进行后续异常处理，从而避免电机工作在异常状态而可能引起的安全事故，有利于提高电机的工作安全性。
在上述任一实施例中，基于三相电流中的任意两相电流确定目标相电流的数值可包括：在采用矢量合成和分解原则，假设三相电流满足电流对称条件基础上，计算目标相电流的数值。下面结合图3和图4进行示例性说明。
在一实施例中，图3是本公开实施例提供的又一种三相电机电流对称性检测方法的流程示意图。在图2的基础上，参照图3，该检测方法可包括：
S310、获取三相电机的三相电流。
S320、基于获取的三相电流中的任意两相电流，确定目标相电流的数值。
S330、基于目标相电流的数值与获取的三相电流中对应相的电流，确定三相电流是否对称。
上述各步骤分别与图2中示出的对应步骤相同或相似，可参照上文中对图1和图2的解释说明进行理解，在此不赘述。
在此基础上，S320具体可包括：
S321、选取三相电流中的任意两相电流。
结合上文，当三相电流分别以w相电流、u相电流和v相电流示出时，该步骤中选取的任意两相电流可为：u相电流和v相电流，或者为v相电流和w相电流，或者为u相电流和w相电流。
S322、利用任意两相电流，基于矢量合成的方法，确定目标相电流的电流矢量。
该步骤可包括，在假设三相电流对称的前提下，基于矢量合成原则，利用进行滤波之后的三相电流中的任意两相电流，确定目标相电流的电流矢量。
其中，电流矢量包括电流幅值和电流相角。根据矢量合成的原则，目标相电流的电流矢量
Figure BDA0002673644620000121
的终点即为三相电流中另外两相电流iu′和iv′所确定的直线的交点。
该步骤中，可将三相电流对应的三个电流矢量放到直角坐标系中。
示例性地，图4是本公开实施例提供的三相电机电流对称性检测方法中基于矢量合成和分解的方法计算目标相电流的解析图。参照图4，三相电流的电流矢量方向可包括u轴正向、v轴正向和w轴正向，示例性地，以u轴正向为X轴正向，与u轴正向垂直且偏向于v轴正向的方向为Y轴正向，则u相电流iu′在X轴上，v相电流iv′在第二象限内，由u相电流和v相电流基于三相电流对称条件合成的目标相电流的电流矢量位于第一象限，在图4中以
Figure BDA0002673644620000131
示出。该目标相电流的电流矢量
Figure BDA0002673644620000132
所在的直线可以以如下表达式示出：
Figure BDA0002673644620000133
基于此，该目标相电流的电流矢量
Figure BDA0002673644620000134
与Y轴的交点可表示为：
Figure BDA0002673644620000135
同时，该目标相电流的电流矢量
Figure BDA0002673644620000136
与X轴的交点即为u相电流的终点坐标：
Xs＝iu′
基于此，通过对上述两个交点的坐标进行后续换算，即可得到目标相电流的电流矢量的幅值和相角。
基于上述对图4的分析，在一实施例中，S321具体可包括：
利用如下公式①计算目标相电流的电流幅值，利用如下公式②计算目标相电流的电流相角：
Figure BDA0002673644620000137
Figure BDA0002673644620000138
其中，以u轴为x轴，与u轴垂直方向为y轴，电流矢量
Figure BDA0002673644620000139
的终点为u相电流iu′和V相电流iv′所确定的直线的交点；Xs代表交点横坐标，即为iu′的值；Ys代表交点纵坐标，大小为
Figure BDA00026736446200001310
交点同时直线
Figure BDA00026736446200001311
上；θ代表电流矢量
Figure BDA00026736446200001312
与u轴正向的夹角，即电流相角。需注意的是，本文中对X(即x)和Y(即y)不区分大小写。
在上述S321的基础上，执行S322。
S323、基于目标相电流的电流矢量，确定目标相电流的数值。
其中，在S322已经确定了目标相电流的电流矢量的基础上，该步骤可根据其电流幅值和电流相角，计算目标相电流的数值。
示例性地，同样基于上述对图4的分析，在一实施例中，S322具体可包括：
利用如下公式③计算目标相电流的数值：
iw*＝Is*cos(θ-240°) ③
其中，iw*代表目标相电流的数值。如此，计算得到了目标相电流的数值。
其后，S330中将目标相电流的数值与S310中获取到的w相电流对应的电流数值进行比较，以确定三相电流是否对称。具体地，S310中获取到的w相电流可为经可信性检查以及低通滤波后的电流数值。
在上述实施例中，确定三相电流是否对称，可将计算得到的目标相电流的数值与获取的三相电流中对应的电流进行比较，若二者在预设范围内可认定为相等，则基于三相电流满足对称条件时计算得到的电流值与直接获取的电流值可在预设范围内相等，从而确定三相电流对称；反之，若二者相差较多，则确定三相电流不对称。
示例性地，将计算得到的目标相电流的数值与获取的三相电流中对应相的电流进行比较，可选比较方式包括：
方式一，将二者的比值与单位“1”进行比较，若该比值与“1”的差值小于或等于预设差值，则表明两电流数值相差较小，则确定三相电流对称；若该比值与“1”的差值大于预设差值，则表明两电流数值相差较大，则确定三相电路不对称。
方式二，将二者的差值与预设差值(即下文中的“预设阈值”)进行比较，若该差值小于或等于预设阈值，则表明两电流数值相差较小，则确定三相电流对称；若该差值大于预设阈值，则表明两电流数值相差较大，则确定三相电流不对称。下文中结合图5详述。
在其他实施方式中，还可采用本领域技术人员可知的其他方式，将计算得到的目标相电流的电流数值与获取的三相电流中对应相的电流进行比较，本公开实施例对此不限定。
在一实施例中，图5是本公开实施例提供的又一种三相电机电流对称性检测方法的流程示意图。在图2的基础上，参照图5，该检测方法可包括：
S510、获取三相电机的三相电流。
S520、基于获取的三相电流中的任意两相电流，确定目标相电流的数值。
S530、基于目标相电流的数值与获取的三相电流中对应相的电流，确定三相电流是否对称。
上述各步骤分别与图2中示出的对应步骤相同或相似，可参照上文中对图1和图2的解释说明进行理解，在此不赘述。
在此基础上，S530具体可包括：
S531、比较目标相电流的数值与滤波之后得到的对应相的电流的数值。
其中，结合上文，通过将目标相电流的数值与滤波之后得到的对应相的电流的数值进行比较，并根据比较结果确定三相电流是否对称，即后续S5321和S5322。
S5321、在二者的差值小于或等于预设阈值时，确定三相电流对称。
其中，当目标相电流的数值与滤波之后得到的对应相的电流的数值之间的差值小于或等于预设阈值时，表明目标相电流的数值与滤波之后的得到的对应相的电流的数值之间的差值较小，即基于三相电流对称的假设计算得到的目标相电流的数值与经测量测到的该相电流的数值相差较小，即三相电流对称的假设成立，从而可反证得到三相电流对称。
S5322、在二者的差值大于预设阈值时，确定三相电流不对称。
其中，当目标相电流的数值与滤波之后得到的对应相的电流的数值之间的差值大于预设阈值时，表明目标相电流的数值与滤波之后的得到的对应相的电流的数值之间的差值较大，即基于三相电流对称的假设计算得到的目标相电流的数值与经测量测到的该相电流的数值相差较大，即三相电流对称的假设不成立，从而可反证得到三相电流不对称。
其中，S5321和S5322中，二者的差值为二者之中较大值减去较小值得到的差值，也可理解为二者差值均为正值；若计算为负值时，则取其绝对值用作后续比较。
由此，可基于三相电流对称假设，将计算得到的目标相电流的数值与测量得到的该相电流的数值进行比较，以确定三相电流是否对称。
在一些实施例中，为使三相对流是否对称的结果更直观的呈现，或者输出至其他相关应用程序进行后续处理，在S5321和S5322之后，还可执行S533。
S533、在三相电流对称时，输出第一标志位；在三相电流不对称时，输出第二标志位。
其中，第一标志位和第二标志位可统称为标志位，可由“0”或“1”表示。示例性地，第一标志位用“0”表示时，第二标志位可用“1”表示；或者，第一标志位用“1”表示时，第二标志位可用“0”表示。
基于此，在三相电流对称时，可输出“0”，在三相电路不对称时，可输出“1”；或者，在三相电流对称时，可输出“1”，在三相电流不对称时，可输出“0”，如此，实现对检测结果的直观呈现。同时，该检测方法输出的标志位可应用于相关电机状态调控程序，以实现对电机运行状态的及时调控。
上述实施例提供的三相电机电流对称性检测方法中，预设阈值的设置于电机自身参数无关，而是需要根据该检测方法中，对电机的三相电流对称性要求设置。例如，若对三相电流对称性要求较高，则预设阈值较小，最小可设置为0，即计算得到的目标相电流的数值与测量测到的该相电流的数值相等；若对三相电流对称性要求较低，则预设阈值可设置为较大的电流值。例如，预设阈值可设置为5A-10A，示例性地，可为5A、6A、7.5A、9.6A、10A或根据检测方法设置的其他电流值，本公开实施例对此不限定。
与此同理，预设差值的大小也可根据该检测方法中，对电机的三相电流对称性要求设置，可较大也可较小，本公开实施例对此不限定。
在上述实施方式的基础上，为了确保该检测方法输出标志位的准确性，还可在最终输出标志位之前对标志位进行防反跳处理。
即图5中S533可包括：在三相电流对称时，确定第一标志位；在三相电流不对称时，确定第二标志位；对第一标志位或第二标志位进行防反跳处理，确定待输出标志位；输出待输出标志位。
在一实施例中，图6是本公开实施例提供的又一种三相电机电流对称性检测方法的流程示意图。在上述实施方式的基础上，参照图6，该检测方法可包括：
S600、程序启动。
即启动检测方法对应的软件程序。
S610、电流可信性检查。
即对三相电流的可信性进行检查，在三相电流均可信时，执行后续步骤。
示例性地，该步骤可包括：对原始三相电流(分别以iu、iv和iw表示)的可信性进行检查，如果可信性检查失败，则直接上报可信性检查错误，程序结束；若可信性检查成功，则进行S620～S660。
示例性地，该步骤可包括：利用900A电流传感器检测三相电流的瞬时值是否超过±900A，如果超过，则上报三相电流不可信标志位，程序结束。
S620、低通滤波。
即对三相电流进行低通滤波，得到信噪比较高的三相电流。
示例性地，该步骤可包括：将原始三相电流iu、iv和iw进行低通滤波，得到滤波后的三相电流iu′、iv′和iw′。
S630、计算电流矢量的幅值和相角。
即基于三相电流中的任意两相电流，在假设三相电流对称的前提下，计算第三相电流的电流矢量，该电流矢量包括幅值和相角。
示例性地，该步骤可包括：根据三相电流iu′、iv′和iw′中的任意两相电流计算第三相电流的电流矢量。
示例性地，该步骤可包括：根据u相电流iu′和v相电流iv′的值确定w相电流的电流矢量
Figure BDA0002673644620000181
即确定其大小Is及其与u轴正向夹角θ。
示例性地，结合图4，该步骤可包括：根据矢量合成的原则，W相电流的电流矢量
Figure BDA0002673644620000182
的终点即为u相电流iu′和V相电流iv′所确定的直线的交点，如果以u轴为x轴，与u轴垂直方向为y轴，则交点横坐标Xs即为u相电流iu′的值，交点同时在v相电流iv′所确定的直线
Figure BDA0002673644620000183
上，则交点的纵坐标Ys为
Figure BDA0002673644620000184
基于此，根据w相电流的电流矢量
Figure BDA0002673644620000185
的坐标即可以得到w相电流的幅值：表示为
Figure BDA0002673644620000186
其与u轴正向的夹角为
Figure BDA0002673644620000187
S640、计算电流的数值。
即基于S630中的电流矢量的幅值和相角，计算该相电流的数值。
示例性地，该步骤可包括：根据第三相电流的电流矢量
Figure BDA0002673644620000188
求出其电流的数值iw*。
示例性地，该步骤可包括：根据公式iw*＝Is*cos(θ-240°)计算得到第三相电流的数值iw*。
S650、将计算得到的电流的数值与获取到的对应相的电流的数值进行比较，得到对称性的标志位。
即将S640中计算得到的第三相电流的数值与S620中低通滤波之后的对应相电流的数值进行比较，在三相电流对称时，得到第一标志位，在三相电流不对称时，得到第二标志位。其后，可输出指示三相电流是否对称的标志位。
示例性地，该步骤可包括：将w相电流的数值iw*与低通滤波之后的该相电流iw′进行对比，如果二者差值的绝对值大于预设阈值，即|iw*-iw′|>预设阈值，则输出标志位1，表明三相电流不对称；若|iw*-iw′|＜预设阈值，则输出标志位0，表明三相电流对称。
进一步地，该监控方法还可包括：
S660、将对称性的标志位进行防反跳处理，得到最终输出的标志位。
示例性地，该步骤可包括：将S650得出的标志位进行防反跳(Debounce)处理，得到最终的标志位，用以指示当前三相电流是否对称。即：在输出标志位之前进行防反跳处理，以确保输出的标志位稳定。示例性地，防反跳逻辑可采用AUTOSAR相关标准，本公开实施例对此不赘述。
S670、程序结束。
即，该软件程序结束。
本公开实施例中，通过反证法，在获取三相电机的三相电流的基础上，假设三相电流对称，即三相电流幅值相等，时间相位相差120度，空间相位相差120度，根据上述公式，基于矢量分解合成的原则，利用其中的两相电流iu′和iv′(其他实施方式中也可以利用iv′和iw′，或者利用iu′和iw′)，计算出合成电流矢量
Figure BDA0002673644620000191
然后根据该电流矢量
Figure BDA0002673644620000192
基于矢量分解的原则求出该相电流的数值iw*，然后对比计算得到的该相电流的数值iw*与获取到的对应相的电流的数值iw电流矢量在预设阈值范围内是否相等，如果相等，则假设正确，三相电流对称，可输出标志位0；如果不相等，则假设失败，三相电流不对称，可输出标志位1，如此实现对电机三相电流对称性的检测。同时，本公开实施例通过测得的三相电流的瞬时值大小，基于矢量合成和分解的原理即可判断三相电流是否对称，完全是通过软件来实现，无需增加硬件结构，硬件成本较低，开发周期较长；无需相关转子的位置信息，且结果不受滤波器相位滞后的影响，该检测方法简单，原理清晰，且易于实现。
基于同一发明构思，本公开实施例还提出一种三相电机电流对称性检测装置，该检测装置可用于执行上述实施方式中的任一种检测方法，因此该检测装置也具有上述实施方式提供的检测方法所具有的技术效果，相同之处可参照上文中对方法的解释说明进行理解，下文中不再赘述。
示例性地，图7是本公开实施例提供的一种三相电机电流对称性检测装置的结构示意图。参照图7，该检测装置包括：电流获取模块710，用于获取三相电机的三相电流；电流处理模块720，用于基于获取的三相电流中的任意两相电流，并基于三相电流满足对称条件，确定目标相电流的数值；对称性确定模块730，用于基于目标相电流的数值与获取的三相电流中对应相的电流，确定三相电流是否对称。
本公开实施例提供的三相电机电流对称性检测装置，电流获取模块710可获取电机运行过程中的三相电流的实际值；基于此，电流处理模块720中，可假设三相电流满足对称条件，并基于此利用实际的三相电流中的任意两相电流确定目标相电流的数值；对称性确定模块730中，可将基于假设确定的目标相电流的数值与直接获取到的该相电流进行比较，以确定三相电流是否对称，如此可利用功能性模块执行软件算法，利用反证法，实现对电机三相电流的对称性检测，而不需要更改电路硬件结构，从而电路硬件结构较简单，硬件成本较低；同时不需要更改硬件结构，开发周期较短，且软件程序对应的算法较简单，易于实现。
在一实施例中，图8是本公开实施例提供的另一种三相电机电流对称性检测装置的结构示意图，示出了对图7中的功能模块的一种细化方式。参照图8，电流获取模块710可包括：原始电流获取子模块711，用于实时采集原始三相电流；低通滤波子模块713，用于对原始三相电流进行低通滤波，得到滤波后的三相电流。
如此，可将原始三相电流中的高频干扰信号滤除掉，有利于增加三相电流信号的信噪比，便于实现数据处理和分析，从而提高检测装置执行检测方法的准确性，即有利于提高对三相电流对称性检测的准确性。
在一实施例中，继续参照图8，电流获取模块710还包括：可信性确定子模块712，用于确认原始三相电流均在参考电流范围内；其中，参考电流范围为原始电流获取子模块711的工作范围。
基于此，低通滤波子模块713具体用于对具有可信性的原始三相电流进行低通滤波，得到滤波后的三相电流。
如此，利用具有可信性的三相电流信号进行三相电流对称性检测，可提高该检测方法和检测装置的可靠性，即提高检测结果的可靠性。
在一实施例中，图9是本公开实施例提供的又一种三相电机电流对称性检测装置的结构示意图。示出了对图7中的功能模块的另一种细化方式。参照图9，电流处理模块720可包括：电流选取子模块723，用于选取三相电流中的任意两相电流；电流矢量确定子模块721，用于在假设三相电流对称的前提下，基于矢量合成原则，利用进行滤波之后的三相电流中的任意两相电流，确定目标相电流的电流矢量；电流矢量包括电流幅值和电流相角；电流数值确定子模块722，用于基于目标相电流的电流矢量，计算目标相电流的数值。
如此，通过设置电流处理模块720中的各子模块顺次执行上述功能，可实现对目标相电流的计算，从而利用较简单的方法得到了基于已知的两相电流的目标相电流，方法较简单，开发周期较短。
在一实施例中，继续参照图9，对称性确定模块730可包括：比较子模块731，用于比较目标相电流的数值与滤波之后得到的对应相的电流的数值；对称确定子模块7321，用于在二者的差值小于或等于预设阈值时，确定三相电流对称；不对称确定子模块7322，用于在二者的差值大于预设阈值时，确定三相电流不对称。
如此，通过设置对称性确定模块730中的各子模块依据判断逻辑顺次执行上述功能，可实现对三相电流对称性的判断，从而判断方式简单，有利于缩短开发周期。
在一些实施例中，继续参照图9，对称性确定模块730还可包括：标志位输出子模块733，用于在三相电流对称时，输出第一标志位；或在三相电流不对称时，输出第二标志位。
示例性地，在图9的基础上，对称性确定模块730还可包括防反跳子模块(图中未示出)，该防反跳子模块可用于在标志位输出之前进行防反跳处理，从而确保输出标志位准确且稳定。
需要说明的是，图7-图9示出的检测装置仅为其在功能上的模块划分方式，在实际产品结构中，各模块还可任意集成设置，本公开实施例对此不限定。
在上述实施方式的基础上，图10是本公开实施例提供的又一种三相电机电流对称性检测装置的结构示意图，示出了本实施例的检测装置采用算法实现上述检测方法时的算法框图，也可称为电流检测(Current monitoring)框图。参照图10，该检测装置可包括：可信性检查(plausibility check)，用于对原始三相电流进行可信性检测，检测失败，则确定可信性错误，检测成功，则执行后续步骤；低通滤波器(Low pass Filter)，用于对原始三相电流进行低通滤波，得到三相电流；电流矢量计算(Cur vector calc)，用于基于低通滤波之后的三相电流中的任意两相电流，基于假设的三相电流对称，计算目标相电流的电流矢量；电流数值计算(Iwcalc)，用于基于计算得到的目标相电流的电流矢量，计算该相电流的数值；比较(compare)，即电流大小比较模块，用于比较计算得到的目标相电流的数值与低通滤波之后的目标相电流的大小，并根据比较结果确定三相电流是否对称，以及输出对应的标志位；防反跳(Debounce)，用于在输出最终标志位之前进行防反跳处理，以确保标志位输出稳定且准确。
以上实施例公开的装置能够实现以上各方法实施例公开的方法的流程，具有相同或相应的有益效果，为避免重复，在此不再赘述。
图11是本公开实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。参照图图11，该电子设备包括：
一个或多个处理器401，图7中以一个处理器401为例；
存储器402；
所述电子设备还可以包括：输入装置403和输出装置404。
所述电子设备中的处理器401、存储器402、输入装置403和输出装置404可以通过总线或者其他方式连接，图11中示例性地以通过总线连接为例示出其连接方式。
其中，存储器402作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本公开实施例中的应用程序的三相电机电流对称性检测方法对应的程序指令/模块(例如，附图7所示的电流获取模块710、电流处理模块720和对称性确定模块730)。处理器401通过运行存储在存储器402中的软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的三相电机电流对称性检测方法。
存储器402可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。
此外，存储器402可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态性固态存储器件。
在一些实施例中，存储器402可选包括相对于处理器401远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置403可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。
输出装置404可包括显示屏等显示设备。
本公开实施例还提供一种包含计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储程序或指令，该程序或指令使计算机执行行时用于执行一种三相电机电流对称性检测方法，该检测方法包括：
获取三相电机的三相电流；
基于三相电流中的任意两相电流，并基于三相电流满足对称条件，确定目标相电流的数值；
基于目标相电流的数值与获取的三相电流中对应相的电流，确定三相电流是否对称。
可选的，该计算机可执行指令在由计算机处理器执行时还可以用于执行本公开任意实施例所提供的三相电机电流对称性检测方法的技术方案。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本公开可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，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)执行本公开各个实施例所述的方法。
在上述实施方式的基础上，本公开实施例还提供一种三相电机控制器，该三相电机控制器可包括上述实施方式提供的任一种三相电机电流对称性检测装置，可执行上述任一种三相电机电流对称性检测方法。因此，该三相电机控制器也具有上述三相电机电流对称性检测方法和装置所具有的有益效果，相同之处可参照上文中对三相电机电流对称性检测方法和装置的解释说明进行理解，在此不赘述。
实际产品结构中，三相电机控制器可包括处理器和存储器，存储器用于存储程序或指令，处理器运行时，通过调用存储器存储的程序或指令，以实现执行上述实施方式中的三相电机电流对称性检测方法。
在此基础上，当三相电机的三相电流对称时，电机控制器保持输出当前的电流电压值；当三相电机的电流不对称时，电机控制器对三相电机的驱动参数进行调整，以使三相电机的三相电流对称；当三相电机的三相电流在持续一段时间内无法调整至对称状态时，电机控制器发出报警指令。
在上述实施方式的基础上，本公开实施例还提供一种车辆，该车辆可包括上述实施方式提供的任一种电机控制器，该电机控制器用于检测并驱动电机运转，即用作车辆的驱动系统的动力源。因此，该车辆也可具有上述实施方式中的三相电机的电流对称性检测方法和装置，以及三相电机控制器所具有的有益效果，相同之处可参照上文中对三相电机电流对称性检测方法、装置以及三相电机控制器的解释说明进行理解，在此不赘述。
在其他实施方式中，车辆还可包括驾舱热管理系统、影音系统、驾舱光线调节系统以及本领域技术人员可知的其他结构或功能构件，本公开实施例对此不赘述也不限定。
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、物品或者设备所固有的要素。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种三相电机电流对称性检测方法，其特征在于，包括：
获取三相电机的三相电流；
基于获取的所述三相电流中的任意两相电流，确定目标相电流的数值；
基于所述目标相电流的数值与获取的所述三相电流中对应相的电流，确定三相电流是否对称；
其中，所述基于获取的所述三相电流中的任意两相电流，确定目标相电流的数值，包括：
选取所述三相电流中的任意两相电流；
利用所述任意两相电流，基于矢量合成的方法，确定所述目标相电流的电流矢量，所述电流矢量包括电流幅值和电流相角；
基于所述目标相电流的电流矢量，确定所述目标相电流的数值。
2.根据权利要求1所述的三相电机电流对称性检测方法，其特征在于，所述获取三相电机的三相电流，包括：
实时采集原始三相电流；
对所述原始三相电流进行低通滤波，得到滤波后的所述三相电流。
3.根据权利要求2所述的三相电机电流对称性检测方法，其特征在于，所述实时采集原始三相电流之后，还包括：
确认所述原始三相电流均在参考电流范围内；
其中，所述参考电流范围为原始电流获取子模块的工作范围。
4.根据权利要求1所述的三相电机电流对称性检测方法，其特征在于，所述利用所述任意两相电流，基于矢量合成的方法，确定所述目标相电流的电流矢量，包括：
利用如下公式①计算所述目标相电流的电流幅值，利用如下公式②计算所述目标相电流的电流相角：
Figure FDA0003590981140000011
Figure FDA0003590981140000021
其中，将u轴作为x轴，将u轴的垂直方向作为y轴，建立xy直角坐标系；所述目标相电流的电流矢量
Figure FDA0003590981140000022
的终点为u相电流iu′和v相电流iv′所确定的直线
Figure FDA0003590981140000023
的交点；Xs代表所述交点的横坐标，Xs＝iu′；Ys代表所述交点的纵坐标，
Figure FDA0003590981140000024
θ代表所述目标相电流的电流矢量
Figure FDA0003590981140000025
的电流相角。
5.根据权利要求1所述的三相电机电流对称性检测方法，其特征在于，所述基于所述目标相电流的电流矢量，确定所述目标相电流的数值，包括：
利用如下公式③计算所述目标相电流的数值：
iw*＝Is*cos(θ-240°)③
其中，iw*代表所述目标相电流的数值；Is代表所述目标相电流的电流幅值，θ代表所述目标相电流的电流相角。
6.根据权利要求2所述的三相电机电流对称性检测方法，其特征在于，所述基于所述目标相电流的数值与获取的所述三相电流中对应相的电流，确定三相电流是否对称，包括：
比较所述目标相电流的数值与滤波之后得到的对应相的电流的数值；
在二者的差值小于或等于预设阈值时，确定所述三相电流对称；
在二者的差值大于所述预设阈值时，确定所述三相电流不对称。
7.根据权利要求6所述的三相电机电流对称性检测方法，其特征在于，还包括：
在所述三相电流对称时，确定第一标志位；在所述三相电流不对称时，确定第二标志位；
对所述第一标志位或所述第二标志位进行防反跳处理，确定待输出标志位；
输出所述待输出标志位。
8.一种三相电机电流对称性检测装置，其特征在于，包括：
电流获取模块，用于获取三相电机的三相电流；
电流处理模块，用于基于获取的所述三相电流中的任意两相电流，确定目标相电流的数值；
对称性确定模块，用于基于所述目标相电流的数值与获取的所述三相电流中对应相的电流，确定三相电流是否对称；
其中，所述电流处理模块，包括：
电流选取子模块，用于选取所述三相电流中的任意两相电流；
电流矢量确定子模块，用于利用所述任意两相电流，基于矢量合成的方法，确定所述目标相电流的电流矢量；所述电流矢量包括电流幅值和电流相角；
电流数值确定子模块，用于基于所述目标相电流的电流矢量，确定所述目标相电流的数值。
9.根据权利要求8所述的三相电机电流对称性检测装置，其特征在于，所述电流获取模块，包括：
原始电流获取子模块，用于实时采集原始三相电流；
低通滤波子模块，用于对所述原始三相电流进行低通滤波，得到滤波后的所述三相电流。
10.根据权利要求9所述的三相电机电流对称性检测装置，其特征在于，所述电流获取模块还包括：
可信性确定子模块，用于确认所述原始三相电流均在参考电流范围内；其中，所述参考电流范围为原始电流获取子模块的工作范围；
所述低通滤波子模块具体用于对可信的所述原始三相电流进行低通滤波，得到滤波后的所述三相电流。
11.根据权利要求8所述的三相电机电流对称性检测装置，其特征在于，所述对称性确定模块，包括：
比较子模块，用于比较所述目标相电流的数值与滤波之后得到的对应相的电流的数值；
对称确定子模块，用于在二者的差值小于或等于预设阈值时，确定所述三相电流对称；
不对称确定子模块，用于在二者的差值大于所述预设阈值时，确定所述三相电流不对称；
标志位确定子模块，用于在所述三相电流对称时，确定第一标志位；或在所述三相电流不对称时，确定第二标志位；
防反跳子模块，用于对所述第一标志位或所述第二标志位进行防反跳处理，确定待输出标志位；
标志位输出子模块，用于输出所述待输出标志位。
12.一种三相电机控制器，其特征在于，包括处理器；
所述处理器运行时，通过调用程序或指令，以执行权利要求1-7任一项所述的三相电机电流对称性检测方法。
13.一种车辆，其特征在于，包括权利要求12所述的电机控制器。
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