电驱动系统的电流采样控制方法、电机驱动系统及车辆与流程

本技术涉及电机驱动，具体涉及电驱动系统的电流采样控制方法、电机驱动系统及车辆。

背景技术：

1、随着车辆架构向域集中式演进以及高压化、智能化技术的发展，电驱系统的功能安全要求日益严格。电机输出扭矩与绕组电流成正比，精确的电流采集是实现扭矩精准控制的前提。当前电流采样方案多为同时采集三相电流或采集两相电流计算第三相，三相同时采集电路繁杂、成本较高；两相采集则因无法利用三相电流和为零进行验证，可靠性有所降低。此外，为满足功能安全等级要求，现有技术通常采用冗余设计或增加监控回路，进一步增加了元器件数量和系统成本。鉴于此，亟需一种在精简硬件的同时兼顾全速域控制精度与功能安全指标的电流采样方案。

技术实现思路

1、鉴于上述相关技术的不足，本技术的目的在于提供电驱动系统的电流采样控制方法、电机驱动系统及车辆，其旨在实现在精简电流采样电路的同时，兼顾电机全速域精准控制与功能安全指标的优化。

2、第一方面，本技术实施例提供一种电驱动系统的电流采样控制方法，该方法应用于电机驱动系统，电机驱动系统包括：多个电流检测传感器、切换开关组、信号处理电路、电机；其中，多个电流检测传感器包括用于检测电机多相绕组电流的多个相电流传感器，以及用于检测直流母线电流的母线电流传感器；切换开关组连接于多个电流检测传感器与信号处理电路之间，用于在同一时刻将多个电流检测传感器中的一路电流传感信号选通至信号处理电路；信号处理电路用于对导通至信号处理电路的电流传感信号进行信号处理；该方法包括：获取电机的实时转速；在实时转速小于或等于预设转速阈值时，控制切换开关组在一个控制周期内依次将各相电流传感器导通至信号处理电路，并对获取的各相电流传感信号执行时域同步校正，得到第一目标相电流，以基于第一目标相电流控制电机运行；当实时转速大于预设转速阈值时，控制切换开关组将母线电流传感器导通至信号处理电路，基于获取的母线电流传感器对应的母线电流传感信号，得到第二目标相电流，以基于第二目标相电流控制电机运行。

3、本方案依据电机实时转速切换采样通路，全程同一时刻仅单路电流传感器接入信号处理电路，避免多路信号并行采集带来的信号串扰、通道相互干扰及多路采集电路同步故障风险，提升电流采样环节硬件安全与信号采集可靠性；低速时分序采集各相电流并做时域同步校正，精准还原独立相电流，改善低速转矩控制精度、削弱转矩脉动；高速工况仅采集母线电流重构相电流，大幅减少周期内切换与校正运算量，提升控制实时性，适配高速高频调控需求；且单通道分时复用架构省去多组独立信号处理电路，降低硬件成本与体积，同时单路采集模式可简化采样故障诊断逻辑，便于快速识别传感器、开关通路异常，进一步强化电驱动系统运行安全性能，兼顾全转速段采样精度、控制实时性、硬件成本与整机运行安全性。

4、一种可能的实施例中，对获取的各相电流传感信号执行时域同步校正，得到第一目标相电流，包括：以多个相电流传感器中任一相电流传感器的采样时刻为参考时刻，确定其余各相电流传感器相对于参考时刻的采样时间差；根据电机的当前角速度与各采样时间差，计算各相电流传感器对应的相位补偿角；通过矢量旋转变换，基于各相位补偿角，将分时获取的各相电流传感信号校正至同一参考时刻，得到第一目标相电流；其中，矢量旋转变换用于将相位补偿角对应的时域偏差转换为相电流传感信号在旋转坐标系下的角度修正量，使得分时获取的各相电流传感信号在矢量合成时等效于同一时刻的同步采样值。

5、根据上述技术手段，本实施例在低速工况下对分时采集的各相电流传感信号，以其中一相采样时刻为参考，根据角速度与采样时间差计算各相相位补偿角，通过矢量旋转变换将非同步采样的三相电流校正至同一参考时刻。该方式消除了分时轮询采集引入的采样时差误差，使得校正后的三相电流等效于同一时刻的同步采样值，保证了低速工况下的电流矢量合成精度，改善了低速转矩控制精度、削弱了转矩脉动，避免了单电流传感器重构方案在低速区因有效矢量作用时间不足导致的不可观测区问题。

6、一种实施例中，基于获取的母线电流传感器对应的母线电流传感信号，得到第二目标相电流，包括：在一个控制周期内，在不同有效电压矢量作用期间分别对母线电流传感信号进行采样，得到至少两个母线电流值；根据空间电压矢量与相电流的预设对应关系，确定各母线电流值所关联的相电流；基于相电流之和为零的约束条件，解算得到第二目标相电流。

7、根据上述技术手段，本实施例在高速工况下通过在不同有效电压矢量作用期间采样母线电流，结合空间电压矢量与相电流的预设映射关系，利用相电流之和为零的约束条件重构得到三相电流。该方式下切换开关组固定导通母线电流传感器，无需通道切换，消除了开关切换引入的时间延迟，采样与计算响应速度快，适配高速高频调控需求；同时仅需一路母线电流传感器即可完成三相电流获取，减少了周期内的切换与校正运算量，提升了控制的实时性。

8、一些实施例中，方法还包括：在实时转速处于预设转速阈值附近的预设过渡区间内时，利用第一目标相电流对第二目标相电流进行校验，或利用第二目标相电流对第一目标相电流进行校验，以诊断电流传感器的非失效性漂移故障。

9、根据上述技术手段，本实施例利用过渡区间内两种电流采样模式均能输出有效结果的特点，通过交叉校验在不增加额外硬件的前提下实现了对电流传感器非失效性漂移故障的在线诊断。非失效性漂移故障是指传感器未完全失效但输出值相对于真实值产生持续性偏移，此类故障不会立即触发保护停机，但长期存在将影响控制精度和功能安全。通过双模式互检可及时识别此类隐藏故障，提高了系统的故障检测覆盖率，有助于满足更高等级的功能安全要求。

10、示例性实施例中，控制切换开关组在一个控制周期内依次将各相电流传感器导通至信号处理电路，包括：在一个控制周期的不同时段，按照预设顺序向切换开关组依次发送选通信号，使得同一控制周期内各相电流传感器分时接入信号处理电路；其中，预设顺序包括：依次发送第一选通信号、第二选通信号和第三选通信号，分别对应导通第一相电流传感器、第二相电流传感器和第三相电流传感器，相邻两次选通信号之间具有预设时间间隔。

11、根据上述技术手段，本实施例在低速工况下通过预设顺序和固定时间间隔的分时选通信号，使三相电流传感器依次有序接入信号处理电路。相邻两次选通信号之间的预设时间间隔大于信号稳定建立所需时间，确保了每次采样时信号已充分稳定，避免了通道切换瞬间的暂态干扰对采样精度的影响。同时，固定的采样时序为后续时域同步校正提供了确定的时间差参数，简化了补偿算法。

12、示例性实施例中，控制切换开关组将母线电流传感器导通至信号处理电路，包括：向切换开关组发送固定选通信号，使得母线电流传感器持续接入信号处理电路；固定选通信号用于在实时转速大于预设转速阈值的持续期间，保持切换开关组中对应母线电流传感器的开关通道处于导通状态，其余对应各相电流传感器的开关通道处于断开状态。

13、根据上述技术手段，本实施例在高速工况下通过固定选通信号将母线电流传感器持续接入信号处理电路，其余各相电流传感器的开关通道保持断开。切换开关组不再进行通道切换，从源头消除了开关切换引入的时间延迟和切换噪声，信号传输路径固定，采样时序稳定，有利于在高速高频工况下实现快速、连续的电流采样，满足高速电机控制对采样频率和响应速度的要求。

14、示例性实施例中，方法还包括：在同一时刻，多个电流检测传感器中仅有一路电流传感信号选通至信号处理电路。

15、根据上述技术手段，本实施例通过切换开关组确保同一时刻仅有一路电流传感信号被选通至信号处理电路，从架构层面避免了多路传感器信号并行接入可能产生的信号串扰和通道相互干扰问题。同时，单路信号选通使得后级信号处理电路每次仅需处理一路信号，为多路传感器共用同一套信号处理电路提供了架构基础，省去了多组独立信号处理电路，降低了硬件成本与体积，简化了采样故障诊断逻辑，便于快速识别传感器及开关通路异常。

16、示例性实施例中，信号处理电路包括多个元器件；方法还包括：获取信号处理电路中各元器件的单点故障失效率，汇总得到信号处理电路的单点故障总失效率；其中，多个电流检测传感器共用的信号处理电路包含的元器件数量，小于各电流检测传感器分别独立配置信号处理电路时所需的元器件总数量，使得单点故障总失效率降低。

17、根据上述技术手段，本实施例通过将多路传感器信号分时复用同一套信号处理电路，使得信号处理电路的元器件数量由多套精简为一套。在功能安全分析中，每个元器件均被视为潜在的故障源，元器件数量的减少直接意味着单点故障源数量的降低，汇总后的单点故障总失效率随之下降。这种以精简架构降低失效率的方式，使得单点故障指标和潜伏故障指标提升，随机硬件失效概率指标下降，以做减法的方式实现了功能安全指标的优化，兼顾了硬件成本降低与系统安全性提升。

18、第二方面，本技术提供一种电机驱动系统，电机驱动系统包括：控制器，控制器用于执行实现上述第一方面的方法。

19、第三方面，本技术提供一种车辆，包括：车身以及上述第二方面的电机驱动系统。

20、第四方面，本技术提供一种电子设备，该电子设备包括：处理器和存储器；存储器存储有处理器可执行的指令。处理器被配置为执行指令时，使得电子设备实现上述第一方面的方法。

21、第五方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被处理器执行时实现上述第一方面的方法。

22、第六方面，本技术提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序指令，该计算机程序指令被处理器执行时实现上述第一方面的方法。

23、需要说明的是，第二方面至第六方面中的任一种实现方式所带来的技术效果可参见第一方面对应实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

24、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，并不能限制本技术。