CN114465534B

CN114465534B - 电机转子位置确定方法、装置、介质及车辆

Info

Publication number: CN114465534B
Application number: CN202210157183.2A
Authority: CN
Inventors: 罗文辉
Original assignee: Xiaomi Automobile Technology Co Ltd
Current assignee: Xiaomi Automobile Technology Co Ltd
Priority date: 2022-02-21
Filing date: 2022-02-21
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2042-02-21
Also published as: CN114465534A

Abstract

本公开涉及一种电机转子位置确定方法、装置、介质及车辆。方法包括：响应于电机位置传感器发生故障，获取目标电机的当前三相电流、当前转速以及当前扭矩，其中，所述电机位置传感器用于检测所述目标电机的电机转子位置；根据所述当前三相电流，预测所述目标电机的电机转子位置的当前估计值；根据所述当前转速和所述当前扭矩，确定所述目标电机的电机转子位置的目标校正值；利用所述目标校正值对所述当前估计值进行校正。由此，可以提升电机转子位置的精度，从而提升电机的扭矩和转速的控制精度，提升电机的稳定性和控制性能。

Description

电机转子位置确定方法、装置、介质及车辆

技术领域

本公开涉及信息处理技术领域，尤其涉及一种电机转子位置确定方法、装置、介质及车辆。

背景技术

当前电动车辆一般采用电机位置传感器来确定电机转子位置和转速，当电机位置传感器失效时，采用无位置传感器算法来确定电机转子位置和转速，以实现良好的跛行策略。但是无位置传感器算法的精度比采用电机位置传感器的精度低，尤其是低转速下的电机转子位置精度，从而影响电机的扭矩和转速的控制精度。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种电机转子位置确定方法、装置、介质及车辆。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种电机转子位置确定方法，包括：

响应于电机位置传感器发生故障，获取目标电机的当前三相电流、当前转速以及当前扭矩，其中，所述电机位置传感器用于检测所述目标电机的电机转子位置；

根据所述当前三相电流，预测所述目标电机的电机转子位置的当前估计值；

根据所述当前转速和所述当前扭矩，确定所述目标电机的电机转子位置的目标校正值；

利用所述目标校正值对所述当前估计值进行校正。

可选地，所述根据所述当前转速和所述当前扭矩，确定所述目标电机的电机转子位置的目标校正值，包括：

根据预先建立的转速、扭矩以及校正值之间的对应关系，确定与所述当前转速和所述当前扭矩对应的第一校正值；

根据所述第一校正值，确定所述目标电机的电机转子位置的目标校正值。

可选地，所述根据所述第一校正值，确定所述目标电机的电机转子位置的目标校正值，包括：

若所述第一校正值位于预设校正值区间内，则将所述第一校正值确定为所述目标电机的电机转子位置的目标校正值；

若所述第一校正值未位于所述预设校正值区间内，则对所述第一校正值进行修正，得到第二校正值；

将所述第二校正值确定为所述目标电机的电机转子位置的目标校正值。

可选地，所述对所述第一校正值进行修正，得到第二校正值，包括：

若所述第一校正值大于所述预设校正值区间的上限值，则将所述上限值确定为第二校正值；

若所述第一校正值小于所述预设校正值区间的下限值，则将所述下限值确定为第二校正值。

可选地，所述对应关系通过以下方式建立：

获取所述目标电机的多个历史三相电流和所述电机位置传感器检测到的、与每一所述历史三相电流对应的所述电机转子位置的检测值；

针对每一所述历史三相电流，确定与该历史三相电流对应的所述电机转子位置的历史估计值，并获取与该历史三相电流对应的、所述目标电机的历史转速和历史扭矩；将该历史三相电流对应的所述检测值和所述历史估计值的差确定为与该历史三相电流对应的第三校正值；

根据每一所述历史三相电流对应的所述历史转速、所述历史扭矩以及所述第三校正值，建立所述对应关系。

可选地，所述根据每一所述历史三相电流对应的所述历史转速、所述历史扭矩以及所述第三校正值，建立所述对应关系，包括：

根据每一所述历史三相电流对应的所述历史转速、所述历史扭矩以及所述第三校正值，通过神经网络生成所述对应关系。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种电机转子位置确定装置，包括：

第一获取模块，被配置为响应于电机位置传感器发生故障，获取目标电机的当前三相电流、当前转速以及当前扭矩，其中，所述电机位置传感器用于检测所述目标电机的电机转子位置；

预测模块，被配置为根据所述第一获取模块获取到的所述当前三相电流，预测所述目标电机的电机转子位置的当前估计值；

第一确定模块，被配置为根据所述第一获取模块获取到的所述当前转速和所述当前扭矩，确定所述目标电机的电机转子位置的目标校正值；

校正模块，被配置为利用所述第一确定模块确定出的所述目标校正值对所述预测模块得到的所述当前估计值进行校正。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种电机转子位置确定装置，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为：

利用所述目标校正值对所述当前估计值进行校正。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开第一方面所提供的电机转子位置确定方法的步骤。

根据本公开实施例的第五方面，提供一种车辆，包括电机、用于检测所述电机的电机转子位置的电机位置传感器、用于检测所述电机的三相电流的电流传感器，所述车辆还包括：

处理器，与所述位置传感器和所述电流传感器分别连接的处理器，处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为：执行本公开第一方面所提供的电机转子位置确定方法。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：在用于检测目标电机的电机转子位置的电机位置传感器发生故障时，获取目标电机的当前三相电流、当前转速以及当前扭矩；然后，根据当前三相电流，预测目标电机的电机转子位置的当前估计值，同时，根据当前转速和当前扭矩，确定目标电机的电机转子位置的目标校正值；最后，利用目标校正值对当前估计值进行校正。由此，可以提升电机转子位置的精度，从而提升电机的扭矩和转速的控制精度，提升电机的稳定性和控制性能。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

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。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电机转子位置确定方法的流程图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种转速、扭矩以及校正值之间的对应关系的建立方法的流程图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种电机转子位置确定装置的框图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种电机转子位置确定装置的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电机转子位置确定方法的流程图，其中，该电机转子位置确定方法可以应用于电机控制器，如图1所示，该方法可以包括以下S101～S104。

在S101中，响应于电机位置传感器发生故障，获取目标电机的当前三相电流、当前转速以及当前扭矩。

在本公开中，电机位置传感器用于检测目标电机的电机转子位置，并且，目标电机可以为电动车辆的驱动电机，也可以为空调电机等工业电机，本公开不作具体限定。

另外，若电机位置传感器的电压大于预设电压阈值(例如，20V)，或者电机控制器未接收到电机位置传感器发送的信号(即电机控制器与电机位置传感器之间的通信异常)，则确定电机位置传感器发生故障。示例地，电机位置传感器可以为旋转变压器、霍尔传感器、光电编码器等。

当电机位置传感器未发生故障时，可以采用电机位置传感器来获取目标电机的电机转子位置；而当电机位置传感器发生故障时，可以执行获取目标电机的当前三相电流、当前转速以及当前扭矩的步骤。

此外，可以通过电流传感器来检测目标电机的当前三相电流，并根据该当前三相电流，利用无位置传感器算法确定目标电机的当前转速，或者采用转速传感器来检测目标电机的当前转速，之后，根据目标电机的当前转速和电机转子的当前磁场强度来确定目标电机的当前扭矩。

其中，上述无位置传感器算法可以例如是滑模控制、龙伯格观测器、扩展卡尔莫滤波器、磁链观测等。

在S102中，根据当前三相电流，预测目标电机的电机转子位置的当前估计值。

在本公开中，可以利用上述无位置传感器算法，根据当前三相电流，预测目标电机的电机转子位置的当前估计值。

在S103中，根据当前转速和当前扭矩，确定目标电机的电机转子位置的目标校正值。

在S104中，利用目标校正值对当前估计值进行校正。

在本公开中，目标校正值可以为正数，也可以为负数，校正后所得的目标电机的电机转子位置为目标校正值与当前估计值的和。

下面针对上述S103中的根据当前转速和当前扭矩，确定目标电机的电机转子位置的目标校正值的具体实施方式进行详细说明。具体来说，可以通过以下步骤(1)和步骤(2)来实现：

(1)根据预先建立的转速、扭矩以及校正值之间的对应关系，确定与当前转速和当前扭矩对应的第一校正值。

(2)根据第一校正值，确定目标电机的电机转子位置的目标校正值。

在一种实施方式中，可以将第一校正值直接确定为目标电机的电机转子位置的目标校正值。

在另一种实施方式中，为了避免校正过度，可以先判断第一校正值是否位于预设校正值区间内；若第一校正值位于上述预设校正值区间内，则将第一校正值确定为目标电机的电机转子位置的目标校正值；若第一校正值未位于预设校正值区间内，则对第一校正值进行修正，得到第二校正值，之后，将第二校正值确定为目标电机的电机转子位置的目标校正值。

下面针对上述对第一校正值进行修正，得到第二校正值的具体实施方式进行详细说明。具体来说，若第一校正值大于上述预设校正值区间的上限值，则将该上限值确定为第二校正值；若第一校正值小于上述预设校正值区间的下限值，则将该下限值确定为第二校正值。

下面针对上述步骤(1)中的转速、扭矩以及校正值之间的对应关系的具体建立方式进行详细说明。具体来说，可以通过图2中所示的S201～S204来实现。

在S201中，获取目标电机的多个历史三相电流和电机位置传感器检测到的、与每一历史三相电流对应的电机转子位置的检测值。

在本公开中，可以通过上述电流传感器来检测目标电机的多个历史三相电流。

在S202中，针对每一历史三相电流，确定与该历史三相电流对应的电机转子位置的历史估计值，并获取与该历史三相电流对应的、目标电机的历史转速和历史扭矩。

在本公开中，可以针对每一历史三相电流，根据该历史三相电流，通过上述无位置传感器算法来确定与该历史三相电流对应的电机转子位置的历史估计值。另外，可以根据该历史三相电流，利用上述无位置传感器算法确定与该历史三相电流对应的、目标电机的当前转速，或者采用转速传感器来检测与该历史三相电流对应的、目标电机的历史转速，之后，根据与该历史三相电流对应的、目标电机的历史转速，以及与该历史三相电流对应的、电机转子的历史磁场强度来确定与该历史三相电流对应的、目标电机的历史扭矩。

在S203中，将该历史三相电流对应的检测值和历史估计值的差确定为与该历史三相电流对应的第三校正值。

在S204中，根据每一历史三相电流对应的历史转速、历史扭矩以及第三校正值，建立转速、扭矩以及校正值之间的对应关系。

在一种实施方式中，可以根据每一历史三相电流对应的历史转速、历史扭矩以及第三校正值，通过数据拟合得到转速、扭矩以及校正值之间的对应关系。

在另一种实施方式中，可以根据每一历史三相电流对应的历史转速、历史扭矩以及第三校正值，通过神经网络、遗传算法、随机森林算法、机器学习算法等生成转速、扭矩以及校正值之间的对应关系。这样，可以避免因数据量较大导致的数据拟合复杂度高的问题，从而提升转速、扭矩以及校正值之间的对应关系的建立效率。

另外，需要说明的是，在上述转速、扭矩以及校正值之间的对应关系建立之前，可以响应于电机位置传感器发生故障，获取目标电机的当前三相电流；然后，根据当前三相电流，预测目标电机的电机转子位置的当前估计值；并将该当前估计值确定为目标电机的当前的电机转子位置。

图3是根据一示例性实施例示出的一种电机转子位置确定装置的框图。如图3所示，该装置300包括：

第一获取模块301，被配置为响应于电机位置传感器发生故障，获取目标电机的当前三相电流、当前转速以及当前扭矩，其中，所述电机位置传感器用于检测所述目标电机的电机转子位置；

预测模块302，被配置为根据所述第一获取模块301获取到的所述当前三相电流，预测所述目标电机的电机转子位置的当前估计值；

第一确定模块303，被配置为根据所述第一获取模块301获取到的所述当前转速和所述当前扭矩，确定所述目标电机的电机转子位置的目标校正值；

校正模块304，被配置为利用所述第一确定模块303确定出的所述目标校正值对所述预测模块302得到的所述当前估计值进行校正。

可选地，所述第一确定模块303包括：

第一确定子模块，被配置为根据预先建立的转速、扭矩以及校正值之间的对应关系，确定与所述当前转速和所述当前扭矩对应的第一校正值；

第二确定子模块，被配置为根据所述第一校正值，确定所述目标电机的电机转子位置的目标校正值。

可选地，所述第二确定子模块包括：

第三确定子模块，被配置为若所述第一校正值位于预设校正值区间内，则将所述第一校正值确定为所述目标电机的电机转子位置的目标校正值；

修正子模块，被配置为若所述第一校正值未位于所述预设校正值区间内，则对所述第一校正值进行修正，得到第二校正值；

第四确定子模块，被配置为将所述第二校正值确定为所述目标电机的电机转子位置的目标校正值。

可选地，所述修正子模块包括：

第五确定子模块，被配置为若所述第一校正值大于所述预设校正值区间的上限值，则将所述上限值确定为第二校正值；

第六确定子模块，被配置为若所述第一校正值小于所述预设校正值区间的下限值，则将所述下限值确定为第二校正值。

可选地，所述对应关系通过对应关系建立装置建立，其中，该对应关系建立装置包括：

第二获取模块，被配置为获取所述目标电机的多个历史三相电流和所述电机位置传感器检测到的、与每一所述历史三相电流对应的所述电机转子位置的检测值；

第二确定模块，被配置为针对每一所述历史三相电流，确定与该历史三相电流对应的所述电机转子位置的历史估计值，并获取与该历史三相电流对应的、所述目标电机的历史转速和历史扭矩；第三确定模块，被配置为将该历史三相电流对应的所述检测值和所述历史估计值的差确定为与该历史三相电流对应的第三校正值；

建立模块，被配置为根据每一所述历史三相电流对应的所述历史转速、所述历史扭矩以及所述第三校正值，建立所述对应关系。

可选地，所述建立模块被配置为根据每一所述历史三相电流对应的所述历史转速、所述历史扭矩以及所述第三校正值，通过神经网络生成所述对应关系。

另外，需要说明的是，上述对应关系建立装置可以独立于电机转子位置确定装置300，也可以集成于上述电机转子位置确定装置300中，本公开不作具体限定。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开提供的上述电机转子位置确定方法的步骤。

本公开还提供一种车辆，包括电机、用于检测所述电机的电机转子位置的电机位置传感器、用于检测所述电机的三相电流的电流传感器，所述车辆还包括：

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为：执行本公开提供的上述电机转子位置确定方法。

图4是根据一示例性实施例示出的一种电机转子位置确定装置800的框图。例如，装置800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。

参照图4，装置800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电力组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出(I/O)的接口812，传感器组件814，以及通信组件816。

处理组件802通常控制装置800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的电机转子位置确定方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。

存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在装置800的操作。这些数据的示例包括用于在装置800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电力组件806为装置800的各种组件提供电力。电力组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为装置800生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件808包括在所述装置800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当装置800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当装置800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为装置800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到装置800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为装置800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测装置800或装置800一个组件的位置改变，用户与装置800接触的存在或不存在，装置800方位或加速/减速和装置800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件816被配置为便于装置800和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，装置800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述电机转子位置确定方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器804，上述指令可由装置800的处理器820执行以完成上述电机转子位置确定方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述的电机转子位置确定方法的代码部分。

本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims

1.一种电机转子位置确定方法，其特征在于，包括：

根据所述第一校正值，确定所述目标电机的电机转子位置的目标校正值；

利用所述目标校正值对所述当前估计值进行校正；

其中，所述对应关系通过以下方式建立：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一校正值，确定所述目标电机的电机转子位置的目标校正值，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述第一校正值进行修正，得到第二校正值，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每一所述历史三相电流对应的所述历史转速、所述历史扭矩以及所述第三校正值，建立所述对应关系，包括：

5.一种电机转子位置确定装置，其特征在于，包括：

校正模块，被配置为利用所述第一确定模块确定出的所述目标校正值对所述预测模块得到的所述当前估计值进行校正；

其中，所述第一确定模块包括：

第二确定子模块，被配置为根据所述第一校正值，确定所述目标电机的电机转子位置的目标校正值；

所述对应关系通过对应关系建立装置建立，其中，该对应关系建立装置包括：

6.一种电机转子位置确定装置，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为：

利用所述目标校正值对所述当前估计值进行校正；

其中，所述对应关系通过以下方式建立：

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，该程序指令被处理器执行时实现权利要求1～4中任一项所述方法的步骤。

8.一种车辆，包括电机、用于检测所述电机的电机转子位置的电机位置传感器、用于检测所述电机的三相电流的电流传感器，其特征在于，所述车辆还包括：

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为：执行权利要求1～4中任意一项所述的电机转子位置确定方法。