本发明属于电机控制技术领域，尤其涉及一种电机驱动器的输出电流检测装置及电机驱动器。
背景技术
电机驱动器的系统变量如输出电流等参数用于控制输出扭矩，当输出电流采样不准确可能会导致电机驱动器输出扭矩不准确或不可控。
目前，对电机驱动器的输出电流的采样均存在共因失效的可能，导致无法对采集的输出电流进行合理性校验，或者合理性校验结果不准确，最终导致电机驱动器的扭矩控制精度低或输出扭矩失控。其中，共因失效是指在一个系统中由于某种共同原因而引起两个或两个以上单元同时失效。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电机驱动器的输出电流检测装置及电机驱动器，以消除共因失效因素，并对输出电流进行合理性校验；其具体的技术方案如下：
第一方面，本申请提供了一种电机驱动器的输出电流检测装置，包括第一电流采样模块、第二电流采样模块、第三电流采样模块和控制器；
所述第一电流采样模块，用于采样电机驱动器第一相的输出电流，将采样得到的信号对应的电压幅值调整至第一电压范围得到第一采样信号并传输至所述控制器；
所述第二电流采样模块，用于采样电机驱动器第二相的输出电流，将采样得到的信号对应的电压幅值调整至第二电压范围得到第二采样信号并传输至所述控制器；
所述第三电流采样模块，用于采样电机驱动器第三相的输出电流，采样得到的信号对应的电压幅值调整预设电压范围得到第三采样信号并传输至所述控制器，所述预设电压范围为所述第一电压范围、所述第二电压范围和第三电压范围中的任一个，其中，第一电压范围、第二电压范围和第三电压范围互不相同；
所述控制器，用于依据接收到的每一相对应的采样信号，对所述采样信号进行合理性校验；当确定三相输出电流中任一相对应的采样信号不准确时，输出关断控制信号，以使电机驱动器关断输出；
其中，所述第一电流采样模块、第二电流采样模块和第三电流采样模块中任意两个模块采用第一供电电源供电，剩余一个模块采用第二供电电源供电；或者，三个模块分别采用各不相同的供电电源供电。
可选地，控制器依据接收到的每一相对应的采样信号，对输出电流对应的采样信号进行合理性校验，具体用于：
对接收到的每一相对应的采样信号的电压幅值进行合理性校验，以及，对三相对应的采样信号的相位进行合理性进行校验；
当三相中任一相对应的采样信号的电压幅值不准确时，确定输出电流对应的采样信号不准确；
当三相输出电流的采样信号对应的相位不准确时，确定输出电流对应的采样信号不准确。
可选地，所述控制器对接收到的每一相对应的采样信号的幅值进行合理性校验时，具体用于：
所述控制器判断接收到的当前相的采样信号对应的电压幅值是否在当前相的采样信号对应的电压范围内；当采样信号对应的电压幅值不在当前相的采样信号对应的电压范围内时，确定当前相对应的采样信号不准确。
可选地，所述控制器对三相对应的采样信号的相位进行合理性校验时，具体用于：
将三相采样信号的电压幅值调整到同一电压范围；
计算调整后的三相采样信号的电压幅值的总和绝对值，并比较所述总和绝对值与预设电压阈值之间的大小关系；
当所述总和绝对值大于所述预设电压阈值时，确定三相采样信号的相位不准确；
当所述总和绝对值小于或等于所述预设电压阈值时，确定三相采样信号的相位准确。
可选地，所述控制器比较所述总和绝对值与预设电压阈值之间的大小关系时，具体用于：
比较所述总和绝对值是否大于所述预设电压阈值；
或者，
比较所述总和绝对值与所述预设电压阈值之间的差值是否大于零。
可选地，所述控制器用于当确定三相输出电流中任一相对应的采样信号不准确时，输出关断控制信号时，具体用于：
当三相中任一相输出电流对应的采样信号的电压幅值不准确时，经由第一输出端口输出关断控制信号，以使所述电机驱动器关断输出；
当其它两相中任一相输出电流对应的采样信号的电压幅值不准确时，经由第二输出端口输出关断控制信号，以使所述电机驱动器关断输出；
当依据第一校验方式确定三相输出电流的相位不准确时，经由所述第一输出端口输出所述关断控制信号；
当依据第二校验方式确定三相输出电流的相位不准确时，经由所述第二输出端口输出所述关断控制信号；
其中，所述第一校验方式为比较三相对应的输出电流的总和绝对值是否大于预设电流阈值；所述第二校验方式为比较三相对应的输出电流的总和绝对值与所述预设电流阈值的差值是否大于零。
可选地，所述控制器包括处理模块和模数转换器，所述模数转换器具有两个电压幅值不同的参考电压；
所述模数转换器，用于将接收到的采样信号转换成数字信号并传输至所述处理模块，以使所述处理模块根据所述数字信号对输出电流进行合理性校验；
所述处理模块，还用于获取所述模数转换器的第一参考电压采样信号和第二参考电压采样信号，依据所述第一参考电压采样信号或所述第二参考电压采样信号对所述模数转换器进行校验；当依据所述第一参考电压采样信号确定所述模数转换器失效时，经由第一输出端口输出关断控制信号；当依据所述第二参考电压采样信号确定所述模数转换器失效时，经由第二输出端口输出关断控制信号。
可选地，所述处理模块依据所述第一参考电压采样信号或所述第二参考电压采样信号对所述模数转换器进行校验时，具体用于：
计算所述第一参考电压采样信号与第一电压阈值之间的差值绝对值，并比较所述差值绝对值与预设差值之间的大小关系；当所述差值绝对值大于所述预设差值时，确定所述模数转换器不正确；
或者，
计算所述第二参考电压采样信号与第二电压阈值之间的差值绝对值，并比较所述差值绝对值与预设差值之间的大小关系；当所述差值绝对值大于所述预设差值时，确定所述模数转换器不正确。
可选地，所述第一电流采样模块、第二电流采样模块和第三电流采样模块中的任意两个模块与剩余模块的产品型号不相同；
或者，
所述第一电流采样模块、第二电流采样模块和第三采样模块中的任意两个模块的产品型号不相同。
第二方面，本申请还提供了一种电机驱动器，包括逆变器，以及第一方面任一项所述的电机驱动器的输出电流检测装置。
本申请提供的电机驱动器的输出电流检测装置，分别采用三个电流采样模块采集三相输出电流，并对采样得到的信号对应的电压幅值调整至相应的电压范围，并提供给控制器。控制器依据三相输出电流的采样信号对采样的信号进行合理性校验。该装置将第一相采样信号对应的电压幅值调整至第一电压范围，第二相采样信号对应的电压幅值调整至第二电压范围，第三相采样信号对应的电压幅值可以调整至第一电压范围、第二电压范围或第三电压范围，其中，第一电压范围、第二电压范围和第三电压范围互不相同，从而消除由于采样模块的失效引起的共因失效。而且，三个采样模块至少采用两个独立的供电电源供电，从而消除由于供电电源的失效引起的共因失效。进而能够对采样获得的输出电流进行合理性校验，通过合理性校验检测采样信号是否准确有效，最终避免了电机驱动器输出扭矩不可控的风险。
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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本申请实施例提供了一种电机驱动器的输出电流检测装置的框图；
图2是本申请实施例提供的控制器内的两条关断路径的控制逻辑示意图；
图3是本申请实施例提供的输出电流的相位校验过程的流程图。
具体实施方式
目前的电机驱动器的输出电流采样方式，未针对共因失效进行处理，导致无法对采样得到的电压信号进行合理性校验。本申请提供了一种电机驱动器的输出电流检测装置，该装置采用三相电流采样传感器对电机驱动器的输出电流进行采样。在输出电流采样回路中分别对采样模块的供电电源、采样信号的调理范围等作相应的处理，以尽可能地减少采样回路中可能存在的共因失效因素。然后，对获得的采样信号进行合理性校验，保证输出电流采样的准确度，最终避免了电机驱动器输出扭矩不可控的风险。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，示出了本申请实施例提供了一种电机驱动器的输出电流检测装置的框图，本实施例以该装置应用于电机驱动器中为例进行说明。在其它实施例中，该装置可以应用于其它任何需要对逆变器的输出电流进行检测的应用场景中。
本实施例中，该装置包括第一电流采样模块、第二电流采样模块、第三电流采样模块和控制器110；
三个电流采样模块分别采样电机驱动器的三相输出电流，并提供给控制器。
在本申请的一个实施例中，电流采样模块均包括电流采集模块和采样处理模块，其中，电流采集模块用于采集电机驱动器的输出电流，采样处理模块用于对电流传感器采样获得的信号进行处理并提供给控制器110。
如图1所示，第一电流采样模块包括电流采集模块ct1和第一采样处理电路120；第二电流采样模块包括电流采集模块ct2和第二采样处理电路130；第三电流采样模块包括电流采集模块ct3和第三采样处理电路140。
ct1、ct2和ct3分别采集电机驱动器的三相输出电流，例如，ct1采集电机驱动器的u相输出电流，ct2采集v相输出电流，ct3采集w相输出电流。当然，在其它实施例中，也可以是ct2或ct3采集u相输出电流，ct3或ct1采集v相输出电流，ct1或ct2采集w相输出电流，本申请对此不做限制。
ct1、ct2和ct3可以采用电流互感器或电流传感器，例如电流霍尔传感器，本申请对此不做限制。
在本申请一个优选实施例中，ct1、ct2和ct3中任意两个采用的产品型号相同，且不同于剩余一个的产品型号；例如，ct1和ct2均采用同一型号的电流霍尔传感器，而ct3采用型号不同于ct1、ct2的电流霍尔传感器，或者，ct3采用电流互感器实现；又如，ct1、ct2和ct3的型号互不相同。这样能够消除由于电流采集模块故障导致的共因失效。
第一采样处理电路120用于将ct1所采集信号对应的电压范围调整至第一电压范围[v1，v2]。
需要说明的是，如果ct1采用电流互感器，电流互感器输出的是电流信号，此时，第一采样处理电路120可以将电流信号转换为电压信号，然后再对电压信号的幅值调整到第一电压范围。
第二采样处理电路130用于将ct2所采集信号对应的电压范围调整至第二电压范围[v3，v4]；其中，第二电压范围不同于第一电压范围，即v1≠v3，v2≠v4。
在本申请的一个实施例中，第三采样处理电路140用于将ct3所采集信号对应的电压范围调整至第一电压范围或第二电压范围；即第三采样处理电路140的电压调整范围与第一采样处理电路120或第二采样处理电路130的相同；也即，三个采样处理电路中两相的电压调整范围相同且不同于剩余一相采样处理电路的电压调整范围。
在本申请的另一个实施例中，第三采样处理电路140的电压调整范围与第一采样处理电路120、第二采样处理电路130的调整范围均不相同，例如第三采样处理电路140将ct3所采集信号对应的电压范围调整至第三电压范围[v5，v6]，其中，v1≠v3≠v5，v2≠v4≠v6。
将不同采样处理电路输出的电压范围调整至不同的电压范围，能够消除由于电流采集模块信号短接导致后级的采样处理电路中的运算放大器卡滞为某一固定值，或者，三个采样处理电路中的运算放大器同时卡滞为某一固定值而引起的共因失效。
为了消除采样处理电路的供电电源引起的共因失效，第一采样处理电路120、第二采样处理电路130和第三采样处理电路140采用独立的供电电源。如图1所示，第一采样处理电路120和第二采样处理电路130的供电电源是power1，第三采样处理电路140的供电电源是power2。
当然，在本申请的其它实施例中，可以是第一采样处理电路120和第三采样处理电路140采用同一供电电源供电，第二采样处理电路130采用另一供电电源供电；或者，第一采样处理电路120采用一个供电电源供电，第二采样处理电路130和第三采样处理电路140采用另一供电电源供电。或者，三个采样处理电路分别采用三个独立的供电电源供电。
电机驱动器的输出电流是电机驱动器的扭矩控制和扭矩监控的重要参数之一，因此，在采样获得电机驱动器的输出电流后，还需要对采样得到的信号进行合理性校验。以提高电机驱动器的扭矩控制的安全。对采样得到的信号的校验过程由控制器完成。
控制器110依据接收到的三相输出电流对应的采样信号，对该采样信号进行合理性校验；当确定三相中任一相对应的采样信号不准确时，输出关断控制信号。电机驱动器根据该关断控制信号关断输出，以提高电机驱动器的扭矩控制的安全性。
对电机驱动器的三相输出电流对应的采样信号的校验时，分别对各相电流的幅值进行校验，以及，对三相电流的相位进行校验。
下面以ct1采集u相输出电流、ct2采集v相输出电流、ct3采集w相输出电流，且u相和v相输出电流的采样信号调整至[v1，v2]范围内，w相输出电流的采样信号调整至[v3，v4]范围内为例介绍对各相电流的幅值校验过程：
当控制器110接收到u相输出电流对应的采样信号后，检测该采样信号对应的电压幅值uu_sample是否在[v1，v2]范围内；当该采样信号对应的电压幅值在[v1，v2]范围内时，确定u相采样信号的幅值正确；当该采样信号对应的电压幅值不在[v1，v2]范围内时，确定u相采样信号不正确，并输出关断控制信号，以使电机驱动器关断输出；
v、w相输出电流的幅值校验过程相同，当w相采样信号对应的电压幅值uw_sample不在[v3，v4]范围内时，确定w相采样信号不正确，并输出关断控制信号；当v相采样信号对应的电压幅值uv_sample不在[v1，v2]范围内时，确定v相采样信号不正确，并输出关断控制信号。
在本申请一个优选实施例中，如图2所示，控制器110内部设置两条独立的关断路径，且每条关断路径具有一个端口，例如，err1端口和err2端口，这样能够避免只设置一条关断路径导致关断路径失效引起的共因失效。
如图2所示，当u和v两相中任意一相输出电流的采样信号电压幅值异常时，经由err1端口输出关断控制信号，当w相输出电流的采样信号的电压幅值异常时，经由err2端口输出关断控制信号。
如果三相输出电流的采样信号对应的电压幅值均正确，则继续校验三相输出电流的相位是否准确。
如图3所示，对三相输出电流的相位校验过程可以包括如下步骤：
s110，将三相采样信号的电压幅值调整到同一电压范围，并计算调整后的三相采样信号的电压幅值的总和绝对值。
因为三个采样处理电路对输出电流采样信号的电压幅值调整成不同的电压范围，所以在对三相输出电流的相位进行校验之前，需要将三相输出电流的采样信号的电压幅值再调整成同一电压范围。例如，调整成统一电压范围后的三相输出电流的采样信号分别是uu、uv和uw，则计算|uu+uv+uw|。
s120，比较该总和绝对值与预设电压阈值之间的大小关系。当该总和绝对值大于预设电压阈值时，执行s130；当该总和绝对值小于或等于预设电压阈值时，执行s140。
然后，比较|uu+uv+uw|与预设电压阈值uth之间的大小关系。
理论上三相输出电流之和等于0，考虑到控制精度、安全目标对应的最大偏差值等实际需求，可以将预设电压阈值设定为大于0的数值。
在本申请的一个实施例中，两条关断路径上对于|uu+uv+uw|与uth比较方式可以包括以下两种方式：
第一种校验方式是：直接比较|uu+uv+uw|与uth，如果|uu+uv+uw|＞uth，则执行s130；如果|uu+uv+uw|≤uth，则执行s140；
第二种校验方式是：先计算|uu+uv+uw|与uth的差值，即|uu+uv+uw|-uth，再比较|uu+uv+uw|-uth与0之间的大小关系，如果|uu+uv+uw|-uth＞0，则执行s130；如果|uu+uv+uw|-uth≤0，则执行s140。
参见图2，当采用第一种校验方式确定|uu+uv+uw|＞uth时，经由err1端口输出关断控制信号，以使电机驱动器关断输出。当采用第二种校验方式确定|uu+uv+uw|-uth＞0时，经由err2端口输出关断控制信号，以使电机驱动器关断输出。两条关断路径分别采用两种相位校验方式，能够消除软件失效引起的共因失效。
s130，确定三相采样信号的相位不准确。
s140，确定三相采样信号的相位准确。
此外，在本申请的一个优选实施例中，控制器110包括处理模块(如cpu)和模数转换器(analog-to-digitalconverter，adc)。adc用于将接收到的采样信号转换成数字信号并传输至cpu。cpu依据接收到的数字信号对输出电流的采样信号进行合理性校验。
为了消除adc失效引起的共因失效，adc采用两个电压等级不同的参考电压，cpu需要采集adc的两个参考电压用来校验adc的正确性。
例如，adc的两个参考电压分别是vref1和vref2，且vref1≠vref2；一个参考电压作为正常工作时的参考电压，另一个参考电压作为状态参考电压，根据这两个参考电压的电压幅值可以判断adc是否失效或出现故障。
cpu对adc的参考电压vref1进行采样得到vref1_sample，对参考电压vref2进行采样得到vref2_sample；然后，判断第一参考电压的采样信号vref1_sample与第一电压阈值vrefset1的差值|vref1_sample-vrefset1|与预设差值△v之间的大小关系；以及，判断第二参考电压的采样信号vref2_sample与第二电压阈值vrefset2的差值|vref2_sample-vrefset2|与预设差值△v之间的大小关系。
当|vref1_sample-vrefset1|＞△v或|vref2_sample-vrefset2|＞△v时，表明adc失效或出现故障，输出关断控制信号，以使电机驱动器关闭输出。
在本申请的一个实施例中，当|vref1_sample-vrefset1|＞△v时，经由err1端口输出关断控制信号；当|vref2_sample-vrefset2|＞△v时，经由err2端口输出关断控制信号。
其中，vrefset1表示adc的第一参考电压vref1的电压幅值，vrefset2表示adc的第二参考电压vref2的电压幅值。
结合图2，两条关断路径的关断逻辑如表1所示：
表1
本实施例提供的电机驱动器的输出电流检测装置，分别采用三个电流采样模块采集三相输出电流，并对采样得到的信号对应的电压幅值调整至相应的电压范围，并提供给控制器。控制器依据三相输出电流的采样信号对采样的信号进行合理性校验。该装置将第一相采样信号对应的电压幅值调整至第一电压范围，第二相采样信号对应的电压幅值调整至第二电压范围，第三相采样信号对应的电压幅值可以调整至第一电压范围、第二电压范围或第三电压范围，其中，第一电压范围、第二电压范围和第三电压范围互不相同，从而消除由于采样模块的失效引起的共因失效。而且，三个采样模块至少采用两个独立的供电电源供电，从而消除由于供电电源的失效引起的共因失效。进而能够对采样获得的输出电流进行合理性校验，通过合理性校验检测采样信号是否准确有效，最终避免了电机驱动器输出扭矩不可控的风险。
另一方面，本申请还提供了一种电机驱动器，包括上述实施例提供的电机驱动器的输出电流检测装置，以及逆变器，利用该检测装置检测该电机驱动器的输出电流，电机驱动器根据采样的输出电流等参数控制电机驱动器的扭矩输出。该检测装置消除了可能会引起共因失效的因素，能够对采样得到的输出电流进行合理性校验，通过合理性校验检测采样信号是否准确有效，最终避免了电机驱动器输出扭矩不可控的风险。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，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。
以上所述仅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技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。