一种电流传感器故障的检测方法、装置及汽车与流程

本发明涉及整车控制技术领域，尤其涉及一种电流传感器故障的检测方法、装置及汽车。

背景技术：

电动汽车运行时，需要通过控制电机扭矩来控制整车的动力输出。在控制电机扭矩的过程中，电流传感器作为关键元器件，用于检测电机输入端的输入电流值。将电流传感器检测的电机输入端的输入电流值，作为计算反馈电流值的依据。若电流传感器发生故障，则导致反馈电流值计算错误，从而造成整车动力中断的严重问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电流传感器故障的检测方法、装置及汽车，解决了如何检测用于检测电机输入电流的电流传感器是否故障的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种电流传感器故障的检测方法，应用于汽车，其中所述汽车包括：驱动电路、电机和电流传感器，其中所述电机的输入端连接于所述驱动电路的输出端，所述电流传感器检测所述电机的输入端的输入电流；

所述检测方法包括：

获取输入至所述驱动电路的目标电压的电压值；

根据所述目标电压的电压值以及预定的运算公式，反向推导出反馈推导电流值；

根据所述反馈的推导电流值以及第一运算规则，计算得到所述电机的输入端的计算电流值；

获取所述电流传感器检测到的所述电机的输入端的检测电流值；

将所述检测电流值与对应的计算电流值进行比较，若所述检测电流值与对应的计算电流值之间的偏差符合预设条件，则确定对应所述检测电流值的电流传感器故障。

优选地，所述目标电压包括转子坐标系中的直轴目标电压和交轴目标电压，反馈的推导电流包括转子坐标系中的直轴反馈的推导电流和交轴反馈的推导电流；

所述预定的运算公式为：

其中，ud表示直轴目标电压值，uq表示交轴目标电压值，id表示直轴反馈的推导电流值，iq表示交轴反馈的推导电流值，ld表示直轴电感值，lq表示交轴电感值，rs表示电机定子的电阻值，ω表示电机转速值，φ表示磁链。

优选地，所述根据所述目标电压的电压值以及预定的运算公式，反向推导出反馈的推导电流值的步骤，包括：

获取所述直轴电感值、所述交轴电感值、所述电机定子的电阻值、所述电机转速值和所述磁链；

将所述直轴电感值、所述交轴电感值、所述电机定子的电阻值、所述电机转速值、所述磁链、直轴目标电压值和交轴目标电压值作为已知量，并根据所述预定的运算公式求解，分别得到所述直轴反馈的推导电流值和所述交轴反馈的推导电流值。

优选地，所述根据所述反馈的推导电流值以及第一运算规则，计算得到所述电机的输入端的计算电流值的步骤，包括：

将所述反馈的推导电流值经过park反变换，计算得到转换电流值；

将所述转换电流值经过clark反变换，计算得到所述电机输入端的计算电流值。

优选地，所述将所述检测电流值与对应的计算电流值进行比较，若所述检测电流值与对应的计算电流值之间的偏差符合预设条件，则确定对应所述检测电流值的电流传感器故障的步骤，包括：

计算所述检测电流值与对应的计算电流值之间的偏差值；

若所述偏差值大于预设阈值，则确定对应所述检测电流值的电流传感器故障。

本发明实施例还提供了一种电流传感器故障的检测装置，应用于汽车，其中所述汽车包括：驱动电路、电机和电流传感器，其中所述电机的输入端连接于所述驱动电路的输出端，所述电流传感器检测所述电机的输入端的输入电流；

所述检测装置包括：

第一获取模块，用于获取输入至所述驱动电路的目标电压的电压值；

第一运算模块，用于根据所述目标电压的电压值以及预定的运算公式，反向推导出反馈的推导电流值；

第二运算模块，用于根据所述反馈的推导电流值以及第一运算规则，计算得到所述电机的输入端的计算电流值；

第二获取模块，用于获取所述电流传感器检测到的所述电机的输入端的检测电流值；

判断模块，用于将所述检测电流值与对应的计算电流值进行比较，若所述检测电流值与对应的计算电流值之间的偏差符合预设条件，则确定对应所述检测电流值的电流传感器故障。

优选地，所述目标电压包括转子坐标系中的直轴目标电压和交轴目标电压，所述反馈的推导电流包括转子坐标系中的直轴反馈的推导电流和交轴反馈的推导电流；

所述预定的运算公式为：

其中，ud表示直轴目标电压值，uq表示交轴目标电压值，id表示直轴反馈的推导电流值，iq表示交轴反馈的推导电流值，ld表示直轴电感值，lq表示交轴电感值，rs表示电机定子的电阻值，ω表示电机转速值，φ表示磁链。

优选地，所述第一运算模块包括：

获取单元，用于获取所述直轴电感值、所述交轴电感值、所述电机定子的电阻值、所述电机转速值和所述磁链；

第一计算单元，用于将所述直轴电感值、所述交轴电感值、所述电机定子的电阻值、所述电机转速值、所述磁链、直轴目标电压值和交轴目标电压值作为已知量，并根据所述预定的运算公式求解，分别得到所述直轴反馈的推导电流值和所述交轴反馈的推导电流值。

优选地，所述第二运算模块包括：

第一转换单元，用于将所述反馈的推导电流值经过park反变换，计算得到转换电流值；

第二转换单元，用于将所述转换电流值经过clark反变换，计算得到所述电机输入端的计算电流值。

优选地，所述判断模块包括：

第二计算单元，用于计算所述检测电流值与对应的计算电流值之间的偏差值；

判断单元，用于若所述偏差值大于预设阈值，则确定对应所述检测电流值的电流传感器故障。

本发明实施例还提供了一种汽车，包括整车控制器，所述整车控制器包括上述的电流传感器故障的检测装置。

本发明的实施例的有益效果是：

上述方案中，根据目标电压确定模块确定的目标电压值以及预定的运算公式，反向推导出所述反馈的推导电流值；并根据反馈的推导电流值，反向推导出对应电机输入端的计算电流值；并将电流传感器检测到的检测电流值与对应的计算电流值进行比较，从而确定对应检测电流值的电流传感器是否发生故障。这样，通过预先判断电流传感器是否发生故障，避免了由于电流传感器故障而导致的反馈电流值计算错误，从而避免造成整车动力中断，从而保证整车能够继续运行。

附图说明

图1表示本发明实施例的电机控制原理图；

图2表示本发明实施例的电流传感器故障的检测方法的流程图；

图3表示本发明实施例的推导出反馈电流值的步骤；

图4表示本发明实施例的确定电机的输入端的计算电流值的步骤；

图5表示本发明实施例的确定电流传感器故障的步骤；

图6表示本发明实施例的电流传感器故障的检测装置的结构示意图之一；

图7表示本发明实施例的电流传感器故障的检测装置的结构示意图之二；

图8表示本发明实施例的汽车的框图。

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。

本发明实施例提供了一种电流传感器故障的检测方法，应用于汽车，其中所述汽车采用图1示出的电机控制原理进行电机控制。值得说明的是，本实施例中仅以图1示出的电机控制原理对本发明的检测方法进行了举例说明，本发明的检测方法还可以应用于除此之外的其他电机控制系统以及包括电机控制系统的汽车。

具体的，所述汽车包括：驱动电路110、电机120和电流传感器130，其中所述电机120的输入端连接于所述驱动电路110的输出端，所述电流传感器130检测所述电机120的输入端的输入电流。

目标电流确定模块141，用于根据给定扭矩，确定目标电流。

具体的，根据给定的扭矩值以及最大转矩电流比(maximumtorqueperampere，简称mtpa)算法，经过查表确定目标电流的电流值，其中目标电流包括转子坐标系中的直轴目标电流和交轴目标电流。

电流调整模块142，用于根据所述目标电流和反馈电流，确定调整后的调整电流。

具体的，目标电流包括转子坐标系中的直轴目标电流和交轴目标电流；反馈电流包括直轴反馈电流和交轴反馈电流，调整电流值包括直轴调整电流和交轴调整电流。以直轴反馈电流的电流值作为直轴目标电流的第一参考调整值，按照第一参考调整值对直轴目标电流进行调整，确定直轴调整电流值；以交轴反馈电流的电流值作为交轴目标电流的第二参考调整值，按照第二参考调整值对交轴目标电流进行调整，确定交轴调整电流值。通过对目标电流值进行调整，保证电机运转的稳定。

目标电压确定模块143，用于根据所述调整电流，按照第二运算规则确定目标电压。

具体的，第二运算规则为比例-积分-微分(proportionintegrationdifferentiation，简称pid)调节算法。将调整电流值经过pid调节，确定目标电压的电压值。

电压控制模块144，用于根据所述目标电压，控制所述驱动电路110输出对应的驱动电压至所述电机120。

具体的，根据目标电压，并采用空间矢量脉宽调制(pacevectorpulsewidthmodulation，简称svpwm)的方式，确定输出至驱动电路110的控制信号，以使驱动电路110根据控制信号输出对应的驱动电压至电机120。

反馈模块145，用于根据所述电流传感器130检测到的所述输入电流值，按照第三运算规则确定所述反馈电流并反馈至所述电流调整模块。

具体的，第三运算规则包括clark变换算法和park变换算法。根据电流传感器130检测到的电机120输入端的三相输入电流，按照clark变换算法进行变换，得到等效的两相变换电流；再将等效的两相变换电流按照park变换算法进行变换，确定反馈电流。其中反馈电流包括直轴反馈电流和交轴反馈电流。

参见图2，所述检测方法包括：

步骤21，获取输入至所述驱动电路的目标电压的电压值。

具体的，确定目标电压的电压值的过程包括：目标电流确定模块141根据给定的扭矩值以及mtpa算法，经过查表确定目标电流值；电流调整模块142以反馈电流值作为目标电流值的参考调整值，并按照参考调整值对目标电流值进行调整，确定调整电流值；目标电压确定模块143将调整电流值经过pid调节，确定目标电压的电压值。

步骤22，根据所述目标电压的电压值以及预定的运算公式，反向推导出反馈的推导电流值。

具体的，目标电压包括转子坐标系中的直轴目标电压和交轴目标电压，反馈的推导电流包括转子坐标系中的直轴反馈的推导电流和交轴反馈的推导电流；

其中预定的运算公式，具体为：

其中，ud表示直轴目标电压值，uq表示交轴目标电压值，id表示直轴反馈的推导电流值，iq表示交轴反馈的推导电流值，ld表示直轴电感值，lq表示交轴电感值，rs表示电机定子的电阻值，ω表示电机转速值，φ表示磁链。

参见图3，步骤22包括：

步骤31，获取所述直轴电感值、所述交轴电感值、所述电机定子的电阻值、所述电机转速值和所述磁链。

该实施例中，直轴电感值为常量。交轴电感值是一随温度变化的变化量，可根据当前温度值进行查表确定。电机定子的电阻值为常量。电机转速值和磁链，均可通过测试确定。

步骤32，将所述直轴电感值、所述交轴电感值、所述电机定子的电阻值、所述电机转速值、所述磁链、直轴目标电压值和交轴目标电压值作为已知量，并根据所述预定的运算公式求解，分别得到所述直轴反馈的推导电流值和所述交轴反馈的推导电流值。

具体的，将所述直轴电感值、所述交轴电感值、所述电机定子的电阻值、所述电机转速值、所述磁链、直轴目标电压值和交轴目标电压值作为已知量，代入上述的预定的运算公式中，建立一阶微分方程；通过求解一阶微分方程，确定未知量直轴反馈的推导电流值和交轴反馈的推导电流值，即反馈电流值。这里简要说明了求解反馈的推导电流值的方法，对求解一阶微分方程的过程不再赘述。

步骤23，根据所述反馈的推导电流值以及第一运算规则，计算得到所述电机的输入端的计算电流值。

具体的，第一运算规则为第三运算规则的逆运算，第一运算规则包括clark反变换算法和park反变换算法。

参见图4，步骤23包括：

步骤41，将所述反馈的推导电流值经过park反变换，计算得到转换电流值。

具体的，反馈的推导电流包括直轴反馈的推导电流和交轴反馈的推导电流。将直轴反馈的推导电流值和交轴反馈的推导电流值作为已知量，并根据park反变换算法得到转换电流值。

步骤42，将所述转换电流值经过clark反变换，计算得到所述电机输入端的计算电流值。

具体的，转换电流值为电机输入端的三相电流值经过clark变换，得到的等效的两相变换电流值。因此，将所述转换电流值经过clark反变换，即可得到电机输入端的三相计算电流值。

步骤24，获取所述电流传感器检测到的所述电机的输入端的检测电流值。

步骤25，将所述检测电流值与对应的计算电流值进行比较，若所述检测电流值与对应的计算电流值之间的偏差符合预设条件，则确定对应所述检测电流值的电流传感器故障。

具体的，电机输入端的三相电流包括u相电流、v相电流和w相电流。第一电流传感器用于检测u相检测电流值，第二电流传感器用于检测v相检测电流值，第三电流传感器用于检测w相检测电流值。计算电流值包括：u相计算电流值、v相计算电流值和w相计算电流值。

将u相检测电流值和u相计算电流值进行比较，若偏差符合预设条件，则确定第一电流传感器故障，否则确定第一电流传感器正常；将v相检测电流值和v相计算电流值进行比较，若偏差符合预设条件，则确定第二电流传感器故障，否则确定第二电流传感器正常；将w相检测电流值和w相计算电流值进行比较，若偏差符合预设条件，则确定第三电流传感器故障，否则确定第三电流传感器正常。

参见图5，步骤25包括：

步骤51，计算所述检测电流值与对应的计算电流值之间的偏差值。

步骤52，若所述偏差值大于预设阈值，则确定对应所述检测电流值的电流传感器故障。

具体的，预设阈值可以根据电流传感器的性能进行设定，例如：设置为10a。若检测电流值与对应的计算电流值之间的偏差值大于10a，则确定对应所述检测电流值的电流传感器故障。

这样，由于三相电流的矢量和为零，当检测到三相电流传感器中的其中一相电流传感器发生故障时，可以切换至另外两相电流传感器进行电流检测。根据电机输出端的其中两相电流值，可以推导出电机输入端的三相电流值，进而进行电机控制，从而避免了由于电流传感器的故障而造成的整车动力中断，从而保证整车能够继续运行。

本发明实施例还提供了一种电流传感器故障的检测装置，应用于汽车，其中所述汽车采用图1示出的电机控制原理进行电机控制。值得说明的是，本实施例中仅以图1示出的电机控制原理对本发明的检测装置进行了举例说明，本发明的检测装置还可以应用于除此之外的其他电机控制系统以及包括电机控制系统的汽车。

具体的，所述汽车包括：驱动电路110、电机120和电流传感器130，其中所述电机120的输入端连接于所述驱动电路110的输出端，所述电流传感器130检测所述电机120的输入端的输入电流。

目标电流确定模块141，用于根据给定扭矩，确定目标电流。

具体的，根据给定的扭矩值以及mtpa算法，经过查表确定目标电流的电流值，其中目标电流包括转子坐标系中的直轴目标电流和交轴目标电流。

电流调整模块142，用于根据所述目标电流和反馈电流，确定调整后的调整电流。

具体的，目标电流包括转子坐标系中的直轴目标电流和交轴目标电流；反馈电流包括直轴反馈电流和交轴反馈电流，调整电流包括直轴调整电流和交轴调整电流。以直轴反馈电流值作为直轴目标电流的第一参考调整值，按照第一参考调整值对直轴目标电流进行调整，确定直轴调整电流值；以交轴反馈电流值作为交轴目标电流的第二参考调整值，按照第二参考调整值对交轴目标电流进行调整，确定交轴调整电流值。通过对目标电流值进行调整，保证电机运转的稳定。

目标电压确定模块143，用于根据所述调整电流，按照第二运算规则确定目标电压。

具体的，第二运算规则为pid调节算法。将调整电流值经过pid调节，确定目标电压的电压值。

电压控制模块144，用于根据所述目标电压，控制所述驱动电路输出对应的驱动电压至所述电机。

具体的，根据目标电压的电压值，并采用svpwm调制的方式，确定输出至驱动电路110的控制信号，以使驱动电路110根据控制信号输出对应的驱动电压至电机120。

反馈模块145，用于根据所述电流传感器检测到的所述输入电流值，按照第三运算规则确定所述反馈电流并反馈至所述电流调整模块。

具体的，第三运算规则包括clark变换算法和park变换算法。根据电流传感器130检测到的电机120输入端的三相输入电流，按照clark变换算法进行变换，得到等效的两相变换电流；再将等效的两相变换电流按照park变换算法进行变换，确定反馈电流。其中反馈电流包括直轴反馈电流和交轴反馈电流。

参见图6和图7，所述检测装置包括：

第一获取模块610，用于获取输入至所述驱动电路的目标电压的电压值。

具体的，确定目标电压的电压值的过程包括：目标电流确定模块141根据给定的扭矩值以及mtpa算法，经过查表确定目标电流值；电流调整模块142以反馈电流值作为目标电流值的参考调整值，并按照参考调整值对目标电流值进行调整，确定调整电流值；目标电压确定模块143将调整电流值经过pid调节，确定目标电压的电压值。

第一运算模块620，用于根据所述目标电压的电压值以及预定的运算公式，反向推导出所述反馈的推导电流值.

具体的，目标电压包括转子坐标系中的直轴目标电压和交轴目标电压，反馈的推导电流值包括转子坐标系中的直轴反馈的推导电流和交轴反馈的推导电流；

其中预定的运算公式，具体为：

其中，ud表示直轴目标电压值，uq表示交轴目标电压值，id表示直轴反馈的推导电流值，iq表示交轴反馈的推导电流值，ld表示直轴电感值，lq表示交轴电感值，rs表示电机定子的电阻值，ω表示电机转速值，φ表示磁链。

具体的，第一运算模块620包括：

获取单元621，用于获取所述直轴电感值、所述交轴电感值、所述电机定子的电阻值、所述电机转速值和所述磁链。

该实施例中，直轴电感值为常量。交轴电感值是一随温度变化的变化量，可根据当前温度值进行查表确定。电机定子的电阻值为常量。电机转速值和磁链，均可通过测试确定。

第一计算单元622，用于将所述直轴电感值、所述交轴电感值、所述电机定子的电阻值、所述电机转速值、所述磁链、直轴目标电压值和交轴目标电压值作为已知量，并根据所述预定的运算公式求解，分别得到所述直轴反馈的推导电流值和所述交轴反馈的推导电流值。

具体的，将所述直轴电感值、所述交轴电感值、所述电机定子的电阻值、所述电机转速值、所述磁链、直轴目标电压值和交轴目标电压值作为已知量，代入上述的预定的运算公式中，建立一阶微分方程；通过求解一阶微分方程，确定未知量直轴反馈的推导电流值和交轴反馈的推导电流值，即反馈电流值。这里简要说明了求解反馈的推导电流值的方法，对求解一阶微分方程的过程不再赘述。

第二运算模块630，用于根据所述反馈的推导电流值以及第三运算规则，计算得到所述电机的输入端的计算电流值。

具体的，第一运算规则为第三运算规则的逆运算，第一运算规则包括clark反变换算法和park反变换算法。

其中，第二运算模块630包括：

第一转换单元631，用于将所述反馈的推导电流值经过park反变换，计算得到转换电流值。

具体的，反馈电流值包括直轴反馈的推导电流值和交轴反馈的推导电流值。将直轴反馈的推导电流值和交轴反馈的推导电流值作为已知量，并根据park反变换算法得到转换电流值。

第二转换单元632，用于将所述转换电流值经过clark反变换，计算得到所述电机输入端的计算电流值。

具体的，转换电流值为电机输入端的三相电流值经过clark变换，得到的等效的两相变换电流值。因此，将所述转换电流值经过clark反变换，即可得到电机输入端的三相计算电流值。

第二获取模块640，用于获取所述电流传感器检测到的所述电机的输入端的检测电流值。

判断模块650，用于将所述检测电流值与对应的计算电流值进行比较，若所述检测电流值与对应的计算电流值之间的偏差符合预设条件，则确定对应所述检测电流值的电流传感器故障。

具体的，电机输入端的三相电流包括u相电流、v相电流和w相电流。第一电流传感器用于检测u相检测电流值，第二电流传感器用于检测v相检测电流值，第三电流传感器用于检测w相检测电流值。计算电流值包括：u相计算电流值、v相计算电流值和w相计算电流值。

将u相检测电流值和u相计算电流值进行比较，若偏差符合预设条件，则确定第一电流传感器故障，否则确定第一电流传感器正常；将v相检测电流值和v相计算电流值进行比较，若偏差符合预设条件，则确定第二电流传感器故障，否则确定第二电流传感器正常；将w相检测电流值和w相计算电流值进行比较，若偏差符合预设条件，则确定第三电流传感器故障，否则确定第三电流传感器正常。

其中，判断模块650包括：

第二计算单元651，用于计算所述检测电流值与对应的计算电流值之间的偏差值。

判断单元652，用于若所述偏差值大于预设阈值，则确定对应所述检测电流值的电流传感器故障。

具体的，预设阈值可以根据电流传感器的性能进行设定，例如：设置为10a。若检测电流值与对应的计算电流值之间的偏差值大于10a，则确定对应所述检测电流值的电流传感器故障。

这样，由于三相电流的矢量和为零，当检测到三相电流传感器中的其中一相电流传感器发生故障时，可以切换至另外两相电流传感器进行电流检测。根据电机输出端的其中两相电流值，可以推导出电机输入端的三相电流值，进而进行电机控制，从而避免了由于电流传感器的故障而造成的整车动力中断，从而保证整车能够继续运行。

参见图8，本发明实施例还提供了一种汽车，包括：整车控制器140、驱动电路110、电机120和电流传感器130；驱动电路110、电机120和电流传感器130均连接于整车控制器140，电机120的输入端连接于驱动电路110的输出端，电流传感器130检测电机120的输入端的输入电流，并发送至整车控制器140。其中，整车控制器140包括：

目标电流确定模块141，用于根据给定扭矩，确定目标电流；

电流调整模块142，用于根据所述目标电流和反馈电流，确定调整后的调整电流；

目标电压确定模块143，用于根据所述调整电流，按照第一运算规则确定目标电压；

电压控制模块144，用于根据所述目标电压，控制所述驱动电路输出对应的驱动电压至所述电机；

反馈模块145，用于根据所述电流传感器检测到的所述输入电流，按照第二运算规则确定所述反馈电流并反馈至所述电流调整模块；以及，上述的电流传感器故障的检测装置146。

上述方案中，整车控制器根据目标电压的电压值以及预定的运算公式，反向推导出反馈的推导电流值；并根据反馈的推导电流值，反向推导出对应电机输入端的计算电流值；并将电流传感器检测到的检测电流值与对应的计算电流值进行比较，从而确定对应检测电流值的电流传感器是否发生故障。这样，通过预先判断电流传感器是否发生故障，从而避免由于电流传感器故障而导致的反馈电流值计算错误，从而避免造成整车动力中断，从而保证整车能够继续运行。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。