CN115833705B - 一种轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换方法及装置。该方法包括：在轮缘电机的每相绕组上设置多个不同量程的电流传感器，用于检测该绕组的电流，并将所获检测值传输给电流采样值数值处理器转换为驱动控制器内部使用的控制用电流值，之后传输入滞环比较器，在滞环比较器内与当前实际电流值比较，从而选择需要进行过渡处理的电流传感器，并依据所述比较结果选择向平滑处理器传输相应的控制用电流值，再由平滑处理器进行平滑处理，之后传输给驱动控制器用于控制。本发明能够实现驱动控制器对多个电流传感器的平滑切换，并提高电流分辨率和电流采样精度，实现在控制上对谐波电流的抑制，进一步降低谐波电流引起的电磁噪声。

Description

一种轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换方法及装置

技术领域

本发明涉及一种轮缘电机的控制方法，具体涉及一种轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换方法及装置，属于电机控制技术领域。

背景技术

推进电机驱动控制器控制轮缘电机运行，需要检测电机的三相电流，以实现控制器对轮缘电机的精确控制。由于常规三相电机只需要检测三相电流，或是检测三相电流中的两相即可，所以常规驱动控制器一般只有两个电流传感器或是三个电流传感器。但是无论采用两个还是三个电流传感器，每相绕组最多只有一个电流传感器，一般轮缘电机的功率都比较大，电流也比较大，电流传感器要保证可以检测到相应绕组中的最大电流。而一般电流信息需要通过AD进行转换，将模拟量变为数字量，当数字量的位数确定时，电流传感器需要检测到的绕组电流越大，电流的分辨率和精度会越低。当轮缘电机在巡航运行时，由于电流一般只有满量程的一半左右，因此分辨率和满量程工作时一致，分辨率较低且电流传感器量程越大，精度也会越低。另一方面电机绕组中的谐波电流会产生电磁噪声，导致轮缘电机在巡航运行时噪声超标，因此需要通过对绕组电流的控制，以减低谐波电流的含量，但是当电流传感器分辨率和精度不够时，将无法对低于分辨率和精度要求的电流进行控制，从而造成轮缘电机的谐波电流无法抑制，最终导致电机噪声指标无法满足需求。

为了克服上述问题，需要针对不同运行航速时所达到的电流值选择对应的电流传感器，以使得电流传感器的量程尽量接近当前电机工作时的电流值，这样可以弥补单个电流传感器无法兼顾满足检测满量程电流，并提高小量程电流时的分辨率和精度的要求。但是不同的电流传感器检测的电流值对应的分辨率不同，这就造成了在某一电流下，两个电流传感器的检测输出值不同，这给电机控制带来了问题，并且当两个电流传感器的检测输出值在驱动控制器内部需要切换使用时，可能会带来电流冲击，甚至失控的风险。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换方法，以克服现有技术中存在的上述问题。

为了达到前述发明目的，本发明采用了以下方案：

本发明的一个方面提供了一种轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换方法，其包括：

在轮缘电机的每相绕组上设置n个不同量程的电流传感器DCU₁、DCU₂、…、DCU_n，n≥2；

使所述电流传感器DCU₁、DCU₂、…、DCU_n分别检测相应绕组的电流，获得相应的检测值S₁、S₂、…、S_n，并由轮缘电机的驱动控制器转换为相应的电流采样值V₁、V₂、…、V_n，再传输给电流采样值数值处理器，其中：

、…、

q为驱动控制器的AD位数，且q≥0，I为当前实际电流值，I₁、I₂、…、I_n分别为电流传感器DCU₁、DCU₂、…、DCU_n的最大检测值，且I₁≤I₂、…，以此类推，I_n-1≤I_n；

以所述电流采样值数值处理器将V₁、V₂、…、V_n转换为所述驱动控制器内部使用的电流值I_u1、I_u2、…、I_un，即：

、、…、，

再输送给滞环比较器，其中I_max为最大电流值参数，k为定点处理时的Q值参数，且k≥0；

以所述滞环比较器将所述电流采样值数值处理器输出的I_u1、I_u2、…、I_un与I进行比较，并在I_ui≤I<I_ui+1时，1≤i≤(n-1)，选择DCU_i、DCU_i+1为需要进行过渡处理的电流传感器，且将I_ui和I_ui+1传输给平滑处理器进行平滑处理，在平滑处理结束后将I_ui或I_ui+1传输给所述驱动控制器用于控制。

在一个实施例中，所述无缝切换方法具体包括：在以所述滞环比较器选择需要进行过渡处理的电流传感器时，若选择的电流传感器电流过渡段为I_i、I_i+1，I_i、I_i+1分别对应于电流传感器DCU_i、DCU_i+1，且当前为从电流传感器DCU_i向DCU_i+1过渡，则此时所述驱动控制器采用I_ui进行控制，同时所述滞环比较器将I_ui和I_ui+1传输给平滑处理器。

在一个实施例中，所述无缝切换方法具体包括：在以所述平滑处理器对I_ui和I_ui+1进行平滑处理后，若0≤|I_ui+1-I_ui|<|△v|，则所述平滑处理器将I_ui+1传输给所述驱动控制器用于控制，而若|△v|≤|I_ui+1-I_ui|，则所述平滑处理器将I_ui传输给所述驱动控制器用于控制，其中△v为设定值且|△v|>0。

在一个实施例中，所述无缝切换方法具体包括：以所述滞环比较器将I_u1、I_u2、…、I_un与I进行比较时，若I<I_u1或者I>I_un，则所述滞环比较器将I_u1或I_un传输给平滑处理器，所述平滑处理器不启动平滑处理，并直接将I_u1或I_un传输给所述驱动控制器用于控制。

在一个实施例中，所述平滑处理的方法包括一阶积分法、平均值处理法或递推平均值法等，且不限于此。

本发明的另一个方面提供了一种轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换装置，所述轮缘电机的每相绕组上设置有n个不同量程的电流传感器DCU₁、DCU₂、…、DCU_n，n≥2，所述电流传感器DCU₁、DCU₂、…、DCU_n分别用于检测相应绕组的电流，以获得相应的检测值S₁、S₂、…、S_n，并且所述电流传感器DCU₁、DCU₂、…、DCU_n分别与轮缘电机的驱动控制器连接，所述驱动控制器能够将S₁、S₂、…、S_n分别转换为相应的电流采样值V₁、V₂、…、V_n，其中：

、…、

q为驱动控制器的AD位数，且q≥0，I为当前实际电流值，I₁、I₂、…、I_n分别为电流传感器DCU₁、DCU₂、…、DCU_n的最大检测值，且I₁≤I₂、…，以此类推，I_n-1≤I_n；

并且，所述无缝切换装置包括：

电流采样值数值处理器，至少用于将V₁、V₂、…、V_n转换为驱动控制器内部使用的电流值I_u1、I_u2、…、I_un，再输送给滞环比较器，其中：

、、…、，

I_max为最大电流值参数，k为定点处理时的Q值参数，且k≥0；

滞环比较器，至少用于将所述电流采样值数值处理器输出的I_u1、I_u2、…、I_un与I进行比较，并在I_ui≤I<I_ui+1时，1<i≤(n-1)，选择DCU_i、DCU_i+1为需要进行过渡处理的电流传感器，且将I_ui和I_ui+1传输给平滑处理器进行平滑处理；

平滑处理器，至少用于在接收到I_ui和I_ui+1时对I_ui和I_ui+1进行平滑处理，之后依据平滑处理的结果选择将I_ui或I_ui+1传输给所述驱动控制器用于控制。

在一个实施例中，所述滞环比较器在选择需要进行过渡处理的电流传感器时，若选择的电流传感器电流过渡段为I_i、I_i+1，I_i、I_i+1分别对应于电流传感器DCU_i、DCU_i+1，且当前为从电流传感器DCU_i向DCU_i+1过渡，则此时所述驱动控制器采用I_ui进行控制，同时所述滞环比较器将I_ui和I_ui+1传输给平滑处理器。

在一个实施例中，在所述平滑处理器对I_ui和I_ui+1进行平滑处理后，若0≤|I_ui+1-I_ui|<|△v|，则所述平滑处理器将I_ui+1传输给所述驱动控制器用于控制，而若|△v|≤|I_ui+1-I_ui|，则所述平滑处理器将I_ui传输给所述驱动控制器用于控制，其中△v为设定值且|△v|>0。

在一个实施例中，所述滞环比较器在将I_u1、I_u2、…、I_un与I进行比较后，若I<I_u1或者I>I_un，则所述滞环比较器将I_u1或I_un传输给平滑处理器，所述平滑处理器不启动平滑处理，并直接将I_u1或I_un传输给所述驱动控制器用于控制。

在一个实施例中，所述电流采样值数值处理器、滞环比较器和平滑处理器均设置在所述驱动控制器内。

在一个实施例中，所述平滑处理的方法包括一阶积分法、平均值处理法或递推平均值法等，且不限于此。

与现有技术相比，本发明至少具有如下优点：能够在轮缘电机每相绕组上采用两个或更多不同量程的电流传感器时，实现驱动控制器对多个电流传感器之间的平滑切换，并根据当前的实际电流值选择所需量程的电流传感器，以提高电流分辨率和电流采样精度，从而实现在控制上对谐波电流的抑制，进一步降低谐波电流引起的电磁噪声，满足轮缘电机的噪声指标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施方式中一种轮缘电机的一相绕组的电流检测电路示意图；

图2是本发明一实施方式中一相绕组上多电流传感器间切换选择控制框图；

图3是本发明一实施方式中一相绕组上多电流传感器间切换点图；

图4是本发明一实施案例中一种轮缘电机的一相绕组的电流检测电路示意图；

图5是本发明一实施案例中一相绕组上两个电流传感器间切换选择控制框图；

图6是本发明一实施案例中一相绕组上两个电流传感器间切换点图。

具体实施方式

针对现有技术的不足，本发明人提出本发明的技术方案，其能够在轮缘电机每相绕组上采用两个或更多不同量程的电流传感器时，实现驱动控制器对多个不同量程的电流传感器之间的平滑切换，并根据当前电流值选择所需量程的电流传感器，从而提高电流分辨率和电流采样精度。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

在本申请的一个较为典型的实施方式中，在一个轮缘电机的每相绕组上采用两个或更多个不同量程的电流传感器进行电流检测。请参阅图1示出了一相绕组L₁的电流检测电路，其中U₁是驱动控制器，M为轮缘电机，DCU₁、DCU₂、…、DCU_n分别是检测L₁中绕组电流的电流传感器，并将检测值传送给U₁。所述电流传感器的数量n≥2。

再请参阅图2示出了该实施方式中，一相绕组上多电流传感器间的切换选择控制框图。其中，S₁、S₂、…、S_n分别为DCU₁、DCU₂、…、DCU_n的检测值，P₁为电流采样值数值处理器，P₂为滞环比较器，P₃为平滑处理器。P₁、P₂、P₃均设置于U₁内部。在S₁、S₂、…、S_n进入P₁后，P₁将S₁、S₂、…、S_n统一转换成驱动控制器内部使用的电流值，即控制用电流值I_u1、I_u2、…、I_un，并输出到P₂，P₂通过将P₁输出的这些控制用电流值与当前实际电流值I比较，从而选择哪两个电流传感器需要进行过渡处理，并依据比较结果将由需要进行过渡处理的两个电流传感器中的一个或两个的检测值转换形成的控制用电流值传输给P₃，并由P₃进行平滑处理，之后传输给U₁用于控制。

进一步的，请参阅图3，DCU₁、DCU₂、…、DCU_n的最大检测值分别为I₁、I₂、…、I_n，在DCU₁、DCU₂、…、DCU_n获得检测值S₁、S₂、…、S_n后，这些检测值进入U₁内的最大硬件值V相同，即，每个电流传感器的最大值分别对应最大硬件电压值V，且U₁的AD位数为q（q≥0），若当前实际电流值为I时，那么对应S₁、S₂、…、S_n的电流采样值V₁、V₂、…、V_n分别为：、…、。这些电流采样值均为AD信号。

进而，P₁接收到V₁、V₂、…、V_n后，将这些电流采样值统一变换成实际电流值，并统一成驱动控制器用的数值I_u1、I_u2、…、I_un，变换公式如下：

、、…、，

其中，I_max为最大电流值参数，k为定点处理时的Q值参数，且k≥0，然后，P₁将I_u1、I_u2、…、I_un输送给P₂。

P₂在接收到I_u1、I_u2、…、I_un后，通过将I_u1、I_u2、…、I_un与I（当前实际电流值）进行比较，从而选择需要进行过渡处理的两个电流传感器。

如果I<I_u1，则P₂将I_u1传输给P₃，P₃不启动平滑处理，并直接将I_u1传输给U₁用于控制。

如果I>I_un，则P₂将I_un传输给P₃，P₃也不启动平滑处理，并直接将I_un传输给U₁用于控制。

如选择的电流传感器电流过渡段为I_i、I_i+1，1≤i≤(n-1)，I_i、I_i+1分别对应电流传感器DCU_i、DCU_i+1，I_ui≤I<I_ui+1，且当前为从DCU_i向DCU_i+1过渡，此时驱动控制器是采用DCU_i检测的电流值进行控制，P₂将I_ui和I_ui+1传输给P₃，P₃获得I_ui和I_ui+1后，对I_ui、I_ui+1进行平滑处理，并在平滑处理完成后关闭平滑处理器。

进一步的，P₃接收P₂传输来的、由相应电流传感器的检测值转换形成的驱动控制器内部使用的电流值（例如I_u1或I_un）后，当无需启动平滑处理时，则其输出P₂传递过来的唯一电流值（例如I_u1或I_un），并输出给U₁用于控制。当需要进行平滑处理时，P₃对P₂传递过来的两组电流值I_ui和I_ui+1进行平滑处理，使两组电流值相同或是0≤|I_ui+1-I_ui|<|△v|，△v为设定值（|△v|>0）后，只输出下一个阶段电流值即I_ui+1，在两组电流值不相同或|I_ui+1-I_ui|>|△v|时，P₃只输出I_ui。

其中，平滑处理的方法可以选用但不限于一阶积分、平均值处理、递推平均值等。

该典型实施方式可以根据当前实际电流值选择所需量程的电流传感器，并实现不同量程的电流传感器之间的无缝切换，从而提高了电流分辨率，实现了在控制上对谐波电流的抑制，并进一步降低谐波电流引起的电磁噪声，满足轮缘电机的噪声指标。

更为具体的，在本申请的一个实施例中，请参阅图4所示，在一个轮缘电机的一相绕组L₁上采用两个不同量程的电流传感器DCU₁、DCU₂进行电流检测，U₁是驱动控制器，M为轮缘电机。

再请参阅图5，该实施例中，分别以DCU₁、DCU₂获得检测值S₁、S₂，且DCU₁、DCU₂的最大检测值分别为I₁、I₂，这些检测值进入U₁内的最大硬件值V相同，I₁、I₂分别对应最大硬件电压值V，则对应的电流采样值V₁、V₂、…、V_n分别为：

、

其中I、q等的定义同前文所述。

电流采样值数值处理器P₁将V₁、V₂统一转换成驱动控制器内部使用的电流值I_u1、I_u2，并输出到滞环比较器P₂，P₂通过将I_u1、I_u2与I比较，从而选择需要进行过渡处理的电流传感器，且P₂依据前述比较的结果，选择向P₃输出相应的控制电流值。

具体而言，请参阅图6所示，如果当前实际电流值I＜I_u1或I>I_u2，P₂输出I_u1或I_u2，且此时不启动P₃，P₃直接输出I_u1或I_u2。而若I_u1≤I＜I_u2，选择的电流传感器电流过渡段为I₁、I₂，且当前为从DCU₁向DCU₂过渡，此时控制采用的是I_u1，P₂输出I_u1、I_u2给P₃，且启动P₃，进行平滑处理，当P₃完成平滑处理后，关闭P₃。

进一步的，P₃获得P₂输出的I_u1、I_u2后，对I_u1、I_u2进行平滑处理，使该I_ui=I_ui+1或是0≤|I_ui+1-I_ui|<|△v|（|△v|≥0）后，由电流传感器DCU₁切换DCU₂，P₃只输出I_u2，并在后续控制中使用I_u2进行控制。在I_ui≠I_ui+1或是|I_ui+1-I_ui|>|△v|时，P₃只输出I_u1用于控制。

本实施例提供的一种轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换方法，不仅通过多电流传感器实现了轮缘电机在巡航时的电流分辨率和采样精度的提高，还实现了两个不同量程的电流传感器之间的平滑切换，避免了电流切换时带来的冲击，并一步实现了对谐波电流的抑制，降低了电磁噪声，满足了轮缘电机的噪声指标。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例的技术方案也可以经适当组合形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换方法，其特征在于包括：

在轮缘电机的每相绕组上设置n个不同量程的电流传感器DCU₁、DCU₂、…、DCU_n，n≥2；

使所述电流传感器DCU₁、DCU₂、…、DCU_n分别检测相应绕组的电流，获得相应的检测值S₁、S₂、…、S_n，并由轮缘电机的驱动控制器转换为相应的电流采样值V₁、V₂、…、V_n，再传输给电流采样值数值处理器，其中：

、…、

q为驱动控制器的AD位数，且q≥0，I为当前实际电流值，I₁、I₂、…、I_n分别为电流传感器DCU₁、DCU₂、…、DCU_n的最大检测值，且I₁≤I₂、…，以此类推，I_n-1≤I_n；

以所述电流采样值数值处理器将V₁、V₂、…、V_n转换为所述驱动控制器内部使用的电流值I_u1、I_u2、…、I_un，即：

、、…、，

再输送给滞环比较器，其中I_max为最大电流值参数，k为定点处理时的Q值参数，且k≥0；

以所述滞环比较器将所述电流采样值数值处理器输出的I_u1、I_u2、…、I_un与I进行比较，并在I_ui≤I<I_ui+1时，1≤i≤(n-1)，选择DCU_i、DCU_i+1为需要进行过渡处理的电流传感器，且将I_ui和I_ui+1传输给平滑处理器进行平滑处理，在平滑处理结束后将I_ui或I_ui+1传输给所述驱动控制器用于控制。

2.根据权利要求1所述的轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换方法，其特征在于具体包括：在以所述滞环比较器选择需要进行过渡处理的电流传感器时，若选择的电流传感器电流过渡段为I_i、I_i+1，I_i、I_i+1分别对应于电流传感器DCU_i、DCU_i+1，且当前为从电流传感器DCU_i向DCU_i+1过渡，则此时所述驱动控制器采用I_ui进行控制，同时所述滞环比较器将I_ui和I_ui+1传输给平滑处理器。

3.根据权利要求1所述的轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换方法，其特征在于具体包括：在以所述平滑处理器对I_ui和I_ui+1进行平滑处理后，若0≤|I_ui+1-I_ui|<|△v|，则所述平滑处理器将I_ui+1传输给所述驱动控制器用于控制，而若|△v|≤|I_ui+1-I_ui|，则所述平滑处理器将I_ui传输给所述驱动控制器用于控制，其中△v为设定值且|△v| >0。

4.根据权利要求1所述的轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换方法，其特征在于具体包括：以所述滞环比较器将I_u1、I_u2、…、I_un与I进行比较时，若I<I_u1或者I>I_un，则所述滞环比较器将I_u1或I_un传输给平滑处理器，所述平滑处理器不启动平滑处理，并直接将I_u1或I_un传输给所述驱动控制器用于控制。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换方法，其特征在于：所述平滑处理的方法包括一阶积分法、平均值处理法或递推平均值法。

6.一种轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换装置，所述轮缘电机的每相绕组上设置有n个不同量程的电流传感器DCU₁、DCU₂、…、DCU_n，n≥2，所述电流传感器DCU₁、DCU₂、…、DCU_n分别用于检测相应绕组的电流，以获得相应的检测值S₁、S₂、…、S_n，并且所述电流传感器DCU₁、DCU₂、…、DCU_n分别与轮缘电机的驱动控制器连接，所述驱动控制器能够将S₁、S₂、…、S_n分别转换为相应的电流采样值V₁、V₂、…、V_n，其中：

、…、

q为驱动控制器的AD位数，且q≥0，I为当前实际电流值，I₁、I₂、…、I_n分别为电流传感器DCU₁、DCU₂、…、DCU_n的最大检测值，且I₁≤I₂、…，以此类推，I_n-1≤I_n；

其特征在于，所述无缝切换装置包括：

电流采样值数值处理器，至少用于将V₁、V₂、…、V_n转换为驱动控制器内部使用的电流值I_u1、I_u2、…、I_un，再输送给滞环比较器，其中：

、、…、，

I_max为最大电流值参数，k为定点处理时的Q值参数，且k≥0；

滞环比较器，至少用于将所述电流采样值数值处理器输出的I_u1、I_u2、…、I_un与I进行比较，并在I_ui≤I<I_ui+1时，1<i≤(n-1)，选择DCU_i、DCU_i+1为需要进行过渡处理的电流传感器，且将I_ui和I_ui+1传输给平滑处理器进行平滑处理；

平滑处理器，至少用于在接收到I_ui和I_ui+1时对I_ui和I_ui+1进行平滑处理，之后依据平滑处理的结果选择将I_ui或I_ui+1传输给所述驱动控制器用于控制。

7.根据权利要求6所述的轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换装置，其特征在于：所述滞环比较器在选择需要进行过渡处理的电流传感器时，若选择的电流传感器电流过渡段为I_i、I_i+1，I_i、I_i+1分别对应于电流传感器DCU_i、DCU_i+1，且当前为从电流传感器DCU_i向DCU_i+1过渡，则此时所述驱动控制器采用I_ui进行控制，同时所述滞环比较器将I_ui和I_ui+1传输给平滑处理器。

8.根据权利要求6所述的轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换装置，其特征在于：在所述平滑处理器对I_ui和I_ui+1进行平滑处理后，若0≤|I_ui+1-I_ui|<|△v|，则所述平滑处理器将I_ui+1传输给所述驱动控制器用于控制，而若|△v|≤|I_ui+1-I_ui|，则所述平滑处理器将I_ui传输给所述驱动控制器用于控制，其中△v为设定值且|△v| >0。

9.根据权利要求8所述的轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换装置，其特征在于：所述滞环比较器在将I_u1、I_u2、…、I_un与I进行比较后，若I<I_u1或者I>I_un，则所述滞环比较器将I_u1或I_un传输给平滑处理器，所述平滑处理器不启动平滑处理，并直接将I_u1或I_un传输给所述驱动控制器用于控制。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的轮缘电机多电流传感器之间的无缝切换装置，其特征在于：所述平滑处理的方法包括一阶积分法、平均值处理法或递推平均值法；和/或，所述电流采样值数值处理器、滞环比较器和平滑处理器均设置在所述驱动控制器内。

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