电机控制方法、装置、用电设备及存储介质与流程

1.本技术属于电机控制技术领域，具体涉及一种电机控制方法、装置、用电设备及存储介质。


背景技术：

2.目前，电动汽车、电动飞机等电动设备中通常具有动力电池和电机，动力电池为电机供电，电机将电能转换为机械能，从而驱动电动设备运行。
3.如果电机发生故障，为保证电动设备继续运行，则需对电机进行容错控制。而相关技术对电机的容错控制中，通常是在电机出现故障后通过容错控制算法来控制电机的电流或转矩等。
4.但通过软件算法来控制电流或转矩等对电机进行容错控制，受限于算法的计算误差，很难实现精确地容错控制。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本技术提出一种电机控制方法、装置、用电设备及存储介质。
6.第一方面，本技术提供了一种电机控制方法，电机的中性线与至少一个备用功率器件连接，包括：
7.在电机运行过程中，若检测到电机出现故障，则确定电机故障相；
8.控制所述电机故障相从当前连接的主用功率器件切换至所述备用功率器件。
9.在第一方面的实施例中，确定电机出现故障后，判断出电机故障相，将电机故障相的主用功率器件切换至备用功率器件。利用备用功率器件来代替电机故障相对应的主用功率器件，如此电机既能够在出现故障之后继续运行，而且运行过程中不会存在因电机故障相导致的安全风险。继续运行也不会增加电机的损坏程度，不会缩短电机的使用寿命。
10.在一些实施例中，所述方法还包括：
11.确定电机的故障相数；
12.在所述故障相数小于或等于所述备用功率器件的数目时，执行所述控制所述电机故障相从当前连接的主用功率器件切换至所述备用功率器件的操作。
13.在该实施例中，电机出现故障后，确定出故障相数，在故障相数小于等于备用功率器件的数目时，将电机故障相的主用功率器件切换至备用功率器件。利用备用功率器件来代替所有电机故障相对应的主用功率器件，确保电机既能够在出现故障之后继续安全运行。继续运行也不会增加电机的损坏程度，不会缩短电机的使用寿命。
14.在一些实施例中，所述确定电机故障相，包括：
15.获取电机运行过程中的电机采样参数；
16.根据所述电机采样参数，确定电机故障相。
17.在该实施例中，依据电机采样参数来确定电机故障相，电机采样参数是电机运行过程中实时采集的电机的运行参数，能够准确反映电机的运行状况，依据电机采样参数能
够准确地确定出发生故障的电机相，确定电机故障相的准确性很高。
18.在一些实施例中，所述电机采样参数包括所述电机每一相的相电流、相电压、每一相绕组的温度以及所述电机连接的每个主用功率器件的温度中的至少之一。
19.电机采样参数包括每一相的相电流相电压、绕组温度以及每个主用功率器件的温度等，通过这些参数能够准确地反映电机的运行状况，在电机故障后依据这些参数能够准确地确定出电机故障相。
20.在一些实施例中，所述电机采样参数包括所述电机每一相的相电流；所述根据所述电机采样参数，确定电机故障相，包括：
21.若存在大于预设电流阈值的相电流，则将所述大于预设电流阈值的相电流所属的相确定为电机故障相。
22.由于某一相出现短路使，该短路相的阻抗减小，趋近于0，因此该短路相的相电流会很大。因此在控制模块中预先配置不发生短路情况下相电流所能达到的最大值，基于相电流与该最大值之间的大小关系，能够准确地识别出现短路的电机故障相。
23.在一些实施例中，所述电机采样参数包括所述电机每一相的相电流；所述根据所述电机采样参数，确定电机故障相，包括：
24.分别计算任意两相的相电流的差值绝对值；
25.若存在大于预设差值阈值的差值绝对值，则将所述大于预设差值阈值的差值绝对值对应的两相中相电流最大的相确定为电机故障相。
26.在该实施例中，考虑到相比于未短路的相，短路相的阻抗减小很多，导致短路相的相电流远大于其他相电流。因此通过各相的相电流之间的相对大小的变化，也能够准确地识别出现短路的电机故障相。
27.在一些实施例中，所述电机采样参数包括所述电机每一相的相电压；所述根据所述电机采样参数，确定电机故障相，包括：
28.若存在电压变化异常的相电压，则将所述电压变化异常的相电压对应的相确定为电机故障相。
29.在该实施例中，考虑到电机某一相出现短路时，该短路相的电阻趋近于零，相当于一根导线，此时短路相对应的相电压会变的很小，相电压趋近于零。而若电机某一相出现断路时，则该断路相的电阻很大，几乎没有电流通过该断路相，此时该断路相的电压会变的很大。因此通过判断相电压的变化，能够准确地识别出现短路或断路的电机故障相。
30.在一些实施例中，所述电机采样参数包括所述电机每一相绕组的温度；所述根据所述电机采样参数，确定电机故障相，包括：
31.若存在超出第一预设温度区间的温度，则将所述超出第一预设温度区间的温度对应的相确定为电机故障相。
32.在该实施例中，考虑到电机某一相的绕组出现绕组匝间短路时，匝间短路的绕组的温度会逐渐升高。因此通过绕组温度的变化能够准确地识别出电机故障相。
33.在一些实施例中，所述电机采样参数包括所述电机连接的每个主用功率器件的温度；所述根据所述电机采样参数，确定电机故障相，包括：
34.若存在温度超出第二预设温度区间的主用功率器件，则将所述温度超出第二预设温度区间的主用功率器件对应的相确定为电机故障相。
35.在该实施例中，通过主用功率器件的温度变化来确定出现故障的主用功率器件，主用功率器件发生短路或断路故障时，电机也无法正常工作，因此识别出故障的主用功率器件，后续将故障的主用功率器件切换到备用功率器件，可以避免故障的主用功率器件损坏电机。
36.在一些实施例中，所述控制所述电机故障相从当前连接的主用功率器件切换至所述备用功率器件，包括：
37.控制所述电机故障相当前连接的主用功率器件断开；
38.控制所述至少一个备用功率器件中所述故障相数个备用功率器件导通。
39.在该实施例中，将电机故障相断开，控制与故障相数相同数目的备用功率器件导通，利用备用功率器件来代替电机故障相对应的主用功率器件，如此电机既能够在出现故障之后继续运行，而且运行过程中不会存在因电机故障相导致的安全风险。继续运行也不会增加电机的损坏程度，不会缩短电机的使用寿命。
40.在一些实施例中，所述控制所述电机故障相从当前连接的主用功率器件切换至所述备用功率器件之后，还包括：
41.若除所述电机故障相外剩余的电机相数大于预设数目，且所述至少一个备用功率器件中存在未启用的备用功率器件，则继续检测剩余的电机相中是否出现新的电机故障相；
42.若所述新的电机故障相的数目小于或等于所述未启用的备用功率器件的数目，则将所述新的电机故障相连接的主用功率器件切换至所述未启用的备用功率器件。
43.该实施例在未发生故障的电机相数少于电机能够运行所允许的最少电机相数之前，对发生故障的电机故障相，均切换至备用功率器件，如此能够最大限度地延长电机在出现故障后可以继续运行的时间。
44.在一些实施例中，所述方法还包括：
45.采集已启用的备用功率器件的运行参数，根据所述运行参数确定所述已启用的备用功率器件是否发生故障；
46.若确定所述已启用的备用功率器件发生故障，且当前存在未启用的备用功率器件，则断开发生故障的备用功率器件，控制未启用的备用功率器件导通；
47.若确定所述已启用的备用功率器件发生故障，且所有的备用功率器件均已启用，则控制所述电机停机。
48.该实施例在已启用的备用功率器件也发生故障时，能够及时切换到未启用的备用功率器件，确保电机能够继续平稳运行，避免发生故障的备用功率器件损坏电机的情况发生。若确定已启用的备用功率器件发生故障，且所有的备用功率器件均已启用，则控制电机停机，避免电机继续运行可能造成的器件损坏，以及避免电机继续运行导致的安全问题。
49.在一些实施例中，所述控制所述电机故障相从当前连接的主用功率器件切换至所述备用功率器件之前，还包括：
50.控制所述电机停机。
51.该实施例中，先控制电机停机，再将电机故障相当前连接的主用功率器件切换到备用功率器件，能够防止切换完成前电机仍以故障状态运行，降低电机进一步损坏的可能。且在切换过程中电流或电压可能会发生突然变化，在切换前控制电机停止，能够有效防止
电流或电压突变对电机造成损坏的情况发生，提高电机的安全性。
52.在一些实施例中，所述方法还包括：
53.在所述故障相数大于所述备用功率器件的数目时，控制所述电机停机。
54.该实施例在故障相数大于备用功率器件的数目时，避免电机继续运行造成程度更深的损坏，以及避免电机在故障下运行造成的安全问题。
55.在一些实施例中，所述电机的相数大于等于3；所述备用功率器件的数目大于等于1且小于等于所述电机的相数减2。
56.对于多相电机通常具有2个或以上的相正常才可以运行，因此限定电机的相数大于等于3。设置备用功率器件的数目可以是1至电机的相数减2之间的任一数值，在该范围内设置的备用功率器件的数目越多，电机在出现故障之后通过本技术的容错控制能够使电机继续运行的时间就更长。
57.第二方面，本技术提供了一种电机控制装置，电机的中性线与至少一个备用功率器件连接，所述装置包括：
58.故障相确定模块，用于在电机运行过程中，若检测到电机出现故障，则确定电机故障相；
59.故障相切换模块，用于控制所述电机故障相从当前连接的主用功率器件切换至所述备用功率器件。
60.第三方面，本技术提供了一种电机控制设备，包括供电模块、电机、逆变模块、控制模块和至少一个备用功率器件；
61.所述供电模块、所述逆变模块和每个备用功率器件并联连接；
62.所述电机的绕组与所述逆变模块中的主用功率器件一一对应连接；
63.所述至少一个备用功率器件均与所述电机的中性线连接；
64.所述控制模块，用于在电机运行过程中，若检测到电机出现故障，则确定电机故障相；控制所述电机故障相从当前连接的主用功率器件切换至所述备用功率器件。
65.第四方面，本技术提供了一种用电设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序以实现上述第一方面所述的方法。
66.第五方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行实现上述第一方面所述的方法。
67.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
68.通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
69.图1示出了本技术一实施例所提供的一种电机控制设备的结构示意图；
70.图2示出了本技术一实施例所提供的电机控制设备的电路结构示意图；
71.图3示出了本技术一实施例所提供的一种电机控制方法的流程图；
72.图4示出了本技术一实施例所提供的电机控制方法的另一流程图；
73.图5示出了本技术一实施例所提供的电机短路或断路故障时电机控制的流程示意图；
74.图6示出了本技术一实施例所提供的电机逆变器中的主用功率器件故障时电机控制的流程示意图；
75.图7示出了本技术一实施例所提供的一种电机控制装置的结构示意图；
76.图8示出了本技术一实施例所提供的一种用电设备的结构示意图；
77.图9示出了本技术一实施例所提供的一种存储介质的示意图。
具体实施方式
78.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
79.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
80.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
81.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
82.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
83.在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
84.在本技术实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。
85.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而
言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
86.目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。在电动交通供给、军事装备、航空航天等领域中，通常通过动力电池来提供动力，具体是通过电机将动力电池的电能转换为机械能，从而驱动用电设备运行。
87.本发明人注意到，在电机运行过程中，可能会发生故障。例如，电机的一相或多相绕组发生短路或断路故障，或者电机逆变器中的一个或多个功率器件发生短路或断路故障，等等。当电机发生故障时，可能会导致电机直接停机，即便电机仍可运转，在故障状态下继续运转会增大电机的损坏程度，缩短电机寿命，而且在故障状态下继续运转也会给用户带来很大的安全风险。因此在电机发生故障时需要对故障采取一定的处置措施。
88.发明人通过查阅资料发现，相关技术存在一些对电机故障进行容错控制的方案。在这些现有方案中，通常是在电机出现故障后，通过一些容错控制的软件算法来调整电机的电流或转矩等运行参数，以达到电机在故障状态下仍继续安全运行的目的。但发明人通过研究发现，软件算法不可避免的存在计算误差，通过软件算法调节电机的运行参数，对故障电机控制的精度不高，没有从根本上解决问题，调节之后电机继续运行仍会增大电机的损坏程度，仍存在一定的安全风险。
89.基于此，发明人对现有用电设备中电机所在的电路结构进行了改进，从电机所有绕组相连的中性点引出一条中性线，通过该中性线连接至少一个备用功率器件。本技术为了便于区分将电机逆变器中的每个功率器件称为主用功率器件。每个备用功率器件与电机逆变器中的每个主用功率器件所能实现的功能相同。将每个备用功率器件与动力电池及电机逆变器中的每个主用功率器件并联。
90.发明人基于对电机的电路结构的上述改进，设计了一种电机控制方法，该方法在电机运行过程中，若检测到电机出现故障，则确定电机故障相。控制电机故障相从当前连接的主用功率器件切换至备用功率器件。
91.如此将电机故障相连接的主用功率器件断开，控制备用功率器件导通，利用备用功率器件来代替电机故障相对应的主用功率器件，如此电机既能够在出现故障之后继续运行，而且运行过程中不会存在因电机故障相导致的安全风险。继续运行也不会增加电机的损坏程度，不会缩短电机的使用寿命。
92.本技术实施例公开的电机控制方法可以但不限于用于对三相电机、四相电机、五相电机、六相电机或其他更多相电机进行容错控制。
93.可以应用本技术实施例提供的电机控制方法的用电装置可以为但不限于，具有动力电池和电机的电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
94.可以对这些用电装置中电机所在的电路结构进行上述改进，并应用本技术实施例公开的电机控制方法，来对电机进行容错控制。这样，在电机出现故障时，能够通过切换到备用功率器件来使电机继续安全运行，既不妨碍用电装置的正常使用，又不会增加电机的损坏程度。
95.本技术实施例提供了一种电机控制设备。如图1所示，该设备包括：供电模块1、电机2、逆变模块3、控制模块4和至少一个备用功率器件5。
96.其中，供电模块1、逆变模块3和每个备用功率器件5并联连接。电机2的绕组与逆变模块3中的主用功率器件6一一对应连接。至少一个备用功率器件5均与电机2的中性线连接。
97.控制模块4与电机2、逆变模块3以及每个备用功率器件5连接。控制模块4，用于在电机2运行过程中，若检测到电机2出现故障，则确定电机故障相及故障相数；在故障相数小于或等于备用功率器件5的数目时，控制电机故障相从当前连接的主用功率器件6切换至备用功率器件5。
98.上述供电模块1可以为动力电池，动力电池可以为三元动力电池、磷酸铁锂电池、钛酸锂电池、铅酸蓄电池等。逆变模块3为电机2对应的逆变器，电机2的绕组数目与逆变模块3中主用功率器件6的数目相等。电机2可以为三相电机、四相电机或六相电机等。电机2的中性线为电机2所有绕组相连的连接点引出的导线。
99.控制模块4可以包括电机控制器(mcu
，
motor control unit)和/或整车控制器(vcu，vehicle control unit)，或者，控制模块4也可以为域控制器。
100.备用功率器件5的结构及规格可以与逆变模块3中的主用功率器件6的结构及规格相同。备用功率器件5和主用功率器件6可以均采用绝缘栅双极型功率管(insulated gate bipolar transistor，igbt)的桥臂开关实现。作为一种示例，备用功率器件5可以包括串联连接的两个功率管，功率管包括并联的开关管和续流二极管。作为另一种示例，备用功率器件5也可以包括串联连接的两个开关，这两个开关均可以为开关管或继电器开关。
101.由于电机2包括多相，当少于一定相数的电机相故障后，电机2仍可以继续运行，该一定相数至多可以为电机2的总相数减2。本技术实施例中电机2的总相数大于等于3。例如，对于三相电机，若一相故障后仍可继续运行。对于四相电机，若一相或两相故障后仍可继续运行。对于六相电机，若一相、两相、三相或四相故障后仍可继续运行。
102.本技术实施例在电机2的中性线上连接至少一个备用功率器件5，备用功率器件5的数目可以为1至电机2的总相数减2之间的任一数值。例如，对于三相电机，则可在三相电机的中性线上连接一个备用功率器件5。对于四相电机，则可在四相电机的中性线上连接一个或两个备用功率器件5。对于六相电机，则可在六相电机的中性线上连接一个、两个、三个或四个备用功率器件5。
103.图2示出了三相电机中设置一个备用功率器件5的电路示意图。在图2中，备用功率器件5和逆变模块3中的三个主用功率器件均采用两个功率管串联而成的桥臂来实现。如图2所示，电机的与每个备用功率器件之间可以连接有开关和/或储能器件，储能器件可以为电感或电容。
104.通过控制模块4检测到电机故障时，进入容错模式，控制电机故障相连接的主用功率器件6切换至备用功率器件5，从而以备用功率器件5替换电机故障相对应的主用功率器件6，使得电机2能够在出现故障之后继续运行，且运行过程中不会存在因电机故障相导致的安全风险，确保电机控制设备能够安全稳定的运行。且继续运行也不会增加电机2的损坏程度，不会缩短电机2的使用寿命。
105.本技术的另一些实施例提供了一种电机控制方法，该方法应用于上述实施例提出
的电机控制设备。如图1所示，电机的中性线与至少一个备用功率器件连接。电机的相数大于等于3，备用功率器件的数目大于等于1且小于等于电机的相数减2。
106.如图3所示的电机控制方法的流程图，该方法具体包括以下步骤：
107.步骤101：在电机运行过程中，若检测到电机出现故障，则确定电机故障相。
108.在本技术实施例中，电机的各相绕组以及电机逆变器中每个主用功率器件上可以设置有用于采集电机采样参数的采集装置，电机采样参数包括电机各相的相电流、相电压、每一相绕组的温度或每个主用功率器件的温度等数据中的至少之一。该采集装置包括温度传感器、电流传感器、电压传感器等。例如，电机的每相绕组处均可以安装有温度传感器、电流传感器或电压传感器，每个主用功率器件中每个功率管处均可以安装有温度传感器、电流传感器或电压传感器。另外，相电流及相电压的采集还可以分别通过用于采集电流的电流采样电路以及用于采集电压的电压采样电路。
109.实时采集电机运行过程中的电机采样参数，依据电机采样参数来确定电机是否出现故障。
110.具体地，控制模块判断电机采样参数中各相绕组的温度是否大于第一预设温度区间阈值，若存在温度大于第一预设温度区间阈值的绕组，则确定电机出现故障。
111.控制模块判断电机采样参数中各主用功率器件对应的温度是否大于第二预设温度区间阈值，若存在温度大于第二预设温度区间阈值的主用功率器件，则确定电机出现故障。
112.控制模块判断电机采样参数中各相的相电流的波动是否异常。控制模块中可以预先配置有电机无故障的正常运行状态下各相的相电流的波动数据，该波动数据可以为相电流与时间的映射关系表，或相电流随时间变化的电流曲线等。控制模块将实时采集的各相的相电流分别与预设的各相的相电流的波动数据进行比较，若确定出存在波动情况与预设的波动数据不符的相电流，则确定电机出现故障。
113.控制模块判断电机采样参数中各相的相电压的波动是否异常。控制模块中可以预先配置有电机无故障的正常运行状态下各相的相电压的波动数据，该波动数据可以为相电压与时间的映射关系表，或相电压随时间变化的电压曲线等。控制模块将实时采集的各相的相电压分别与预设的各相的相电压的波动数据进行比较，若确定出存在波动情况与预设的波动数据不符的相电压，则确定电机出现故障。
114.在电机运行过程中，若控制模块通过上述一种或多种判断电机是否故障的方式确定出电机故障，则进一步地确定出现故障的电机故障相。
115.控制模块根据电机采样参数，确定电机故障相。依据电机采样参数来确定电机故障相，电机采样参数是电机运行过程中实时采集的电机的运行参数，能够准确反映电机的运行状况，依据电机采样参数能够准确地确定出发生故障的电机相，确定电机故障相的准确性很高。
116.在一种实现方式中，电机采样参数包括电机每一相的相电流。由于某一相出现短路，则该短路相的阻抗减小，趋近于0，因此该短路相的相电流会很大。控制模块判断每一相的相电流是否大于预设电流阈值，该预设电流阈值可以为不发生短路情况下相电流所能达到的最大值。若确定当前存在大于预设电流阈值的相电流，则将大于预设电流阈值的相电流所属的相确定为电机故障相。通过相电流的变化，能够准确地识别出现短路的电机故障
相。
117.在另一种实现方式中，电机采样参数包括电机每一相的相电流。某一相出现短路时，相比于未短路的相，该短路相的阻抗减小很多，导致短路相的相电流远大于其他相电流。控制模块分别计算任意两相的相电流的差值绝对值。判断计算出的每个差值绝对值是否大于预设差值阈值，若确定存在大于预设差值阈值的差值绝对值，则将大于预设差值阈值的差值绝对值对应的两相中相电流最大的相确定为电机故障相。通过相电流之间的相对大小的变化，能够准确地识别出现短路的电机故障相。
118.当电机的某一相出现断路时，则该断路相的电阻很大，几乎没有电流通过，会使其他正常的电机相的电流增大。因此控制模块若检测到某一相的相电流小于一定阈值，而其他相电流变大，该一定阈值可以为趋近于0的值。则将小于该一定阈值的相电流对应的相确定为电机故障相。通过各相电流的变化，能够准确地识别出发生断路的电机故障相。
119.当电机某一相的绕组出现匝间短路时，该绕组的电阻降低，会导致流经该绕组的相电流变大，因此控制模块通过检测流经绕组的相电流的大小变化，确定某相绕组的相电流变大，则可以确定该相为电机故障相。通过流经绕组的相电流的大小变化，能够准确地识别出绕组匝间短路的电机故障相。
120.在又一种实现方式中，电机采样参数包括电机每一相的相电压。在电机某一相出现短路时，则该短路相的电阻趋近于零，相当于一根导线，此时短路相对应的相电压会变的很小，相电压趋近于零。而若电机某一相出现断路时，则该断路相的电阻很大，几乎没有电流通过该断路相，此时该断路相的电压会变的很大。控制模块根据每一相的相电压，实时监测每一相的相电压是否电压变化异常，若检测到某一相的相电压突然变小，或某一相的相电压突然变大，则将变化异常的相电压对应的相确定为电机故障相。通过相电压的变化，能够准确地识别出现短路或断路的电机故障相。
121.在另一些实施例中，电机采样参数包括电机每一相绕组的温度。当电机某一相的绕组出现绕组匝间短路时，随着时间的推移，匝间短路的绕组的温度会逐渐升高。因此可以通过设置在绕组上的温度传感器来检测绕组的温度，通过绕组温度的变化来识别电机故障相。
122.具体地，控制模块中预先配置了第一预设温度区间，该第一预设温度区间的上限值可以为绕组正常工作所能达到的最大温度，下限值可以为各相绕组正常工作时各相绕组的平均温度。控制模块判断每一相绕组的温度是否超出第一预设温度区间，若确定出存在超出第一预设温度区间的温度，则将超出第一预设温度区间的温度对应的相确定为电机故障相。
123.通过绕组温度变化，能够准确识别出绕组匝间短路这种弱短路情况的电机故障相。
124.在本技术的另一些实施例中，电机的逆变器中包括多个主用功率器件，电机的每相绕组与逆变器的主用功率器件一一对应连接。当主用功率器件发生短路或断路故障时，电机也无法正常工作，因此还需对每个主用功率器件进行实时监控。可以在每个主用功率器件处分别设置温度传感器，采集每个主用功率器件的温度。如此电机采样参数中包括每个主用功率器件的温度。
125.控制模块中预先配置第二预设温度区间，第二预设温度区间的上限值可以为主用
功率器件正常工作所能达到的最大温度，下限值可以为正常工作状态下各主用功率器件的平均温度或正常工作状态下的最低温度。控制模块判断每个主用功率器件的温度是否超出第二预设温度区间。若确定出存在温度超出第二预设温度区间的主用功率器件，则将超出第二预设温度区间的主用功率器件对应的相确定为电机故障相。
126.通过主用功率器件的温度变化，能够准确识别出发生故障的主用功率器件，进而确定出对应的电机故障相。
127.上述各确定电机故障相的实施方式仅作为示例，实际应用中还可以依据电机采样参数通过其他方式来确定电机故障相，只要能够确定出电机故障相即可，本技术实施例对确定电机故障相的具体手段不作特殊限制。
128.本技术实施例中，控制模块依据电机采样参数来实时监测电机是否出现故障，并在确定电机出现故障后，依据电机采样参数确定出具体的电机故障相。
129.步骤102：控制电机故障相从当前连接的主用功率器件切换至备用功率器件。
130.通过步骤101得到具体的电机故障相后，控制模块将电机故障相当前连接的主用功率器件切换至备用功率器件。
131.具体地，控制电机故障相当前连接的主用功率器件断开。控制至少一个备用功率器件中的备用功率器件导通。导通的备用功率器件的数目可以与电机故障相对应的主用功率器件的数目相等。
132.例如，对于六相电机，假设当前电路中设置了4个备用功率器件，则将2个电机故障相连接的主用功率器件断开，控制4个备用功率器件中的任意2个备用功率器件导通。
133.如图2所示的三相电机，若检测到一个电机故障相，如检测到绕组la或与绕组la连接的主用功率器件故障，与绕组la连接的主用功率器件故障可能开关管v1、v4或续流二极管d1或d4发生故障。在此情况下，可以控制开关管v1和v4断开，启用备用功率器件5，控制开关管v7导通，或者控制开关管v8导通。
134.将电机故障相断开，控制备用功率器件导通，利用备用功率器件来代替电机故障相对应的主用功率器件，如此电机既能够在出现故障之后继续运行，而且运行过程中不会存在因电机故障相导致的安全风险。继续运行也不会增加电机的损坏程度，不会缩短电机的使用寿命。
135.在本技术的另一些实施例中，通过步骤101确定出每个具体的电机故障相后，还统计出电机故障相的数目，得到故障相数。控制模块判断故障相数是否小于或等于当前电路结构中设置的备用功率器件的数目。若确定出故障相数小于等于备用功率器件的数目，则执行步骤102的操作，将电机故障相连接的主用功率器件断开，控制故障相数个备用功率器件导通。
136.在电机出现故障后，确定出故障相数，在故障相数小于等于备用功率器件的数目时，将电机故障相的主用功率器件切换至故障相数个备用功率器件。利用备用功率器件来代替所有电机故障相对应的主用功率器件，确保电机既能够在出现故障之后继续安全运行。继续运行也不会增加电机的损坏程度，不会缩短电机的使用寿命。
137.在本技术的另一些实施例中，在将电机故障相从当前连接的主用功率器件切换至备用功率器件的过程，可以有多种实现方式。在一种示例中，可以先断开电机故障相当前连接的主用功率器件，然后控制故障相数个备用功率器件导通。或者，也可以先控制故障相数
给备用功率器件导通，然后再断开电机故障相当前连接的主用功率器件。
138.在另一种示例中，也可以先控制电机停机，再断开电机故障相当前连接的主用功率器件，最后控制故障相数个备用功率器件导通。或者，也可以先控制电机停机，再控制故障相数个备用功率器件导通，最后断开电机故障相当前连接的主用功率器件。
139.先控制电机停机，再将电机故障相当前连接的主用功率器件切换到备用功率器件，能够防止切换完成前电机仍以故障状态运行，降低电机进一步损坏的可能。且在切换过程中电流或电压可能会发生突然变化，在切换前控制电机停止，能够有效防止电流或电压突变对电机造成损坏的情况发生，提高电机的安全性。
140.在本技术的另一些实施例中，将电机故障相连接的主用功率器件切换到备用功率器件后，若除电机故障相外剩余的电机相数大于预设数目，且至少一个备用功率器件中存在未启用的备用功率器件，则仍然实时采集剩余的电机相的电机采样参数，并依据采集的电机采样参数来监测这些电机相是否出现故障。上述预设数目为电机能够运行所允许的最少电机相数。
141.当监测到这些电机相中出现新的电机故障相时，确定新的电机故障相以及统计新的故障相数。若新的故障相数小于或等于当前未启用的备用功率器件的数目，则将新的电机故障相连接的主用功率器件切换至新的故障相数个未启用的备用功率器件。若新的故障相数大于当前未启用的备用功率器件的数目，则控制电机停机。
142.例如，对于六相电机，电路中设置4个备用功率器件，检测出1个电机故障相，则断开该电机故障相连接的主用功率器件，导通一个备用功率器件。之后继续对六相电机中剩余未发生故障的5相进行实时监测，若检测到又有2相出现故障，则将这两相的主用功率器件断开，将剩余未启用的3个备用功率器件中的2个备用功率器件导通。
143.在未发生故障的电机相数少于电机能够运行所允许的最少电机相数之前，对发生故障的电机故障相，均切换至备用功率器件，如此能够最大限度地延长电机在出现故障后可以继续运行的时间。
144.在另一些实施例中，将电机故障相连接的主用功率器件切换至备用功率器件后，还可以采集已启用的备用功率器件的运行参数，该运行参数可以包括已启用的备用功率器件的温度、电流或电压等。根据采集的运行参数确定已启用的备用功率器件是否发生故障，若确定已启用的备用功率器件发生故障，且当前存在未启用的备用功率器件，则断开发生故障的备用功率器件，控制未启用的备用功率器件导通。从而在已启用的备用功率器件也发生故障时，能够及时切换到未启用的备用功率器件，确保电机能够继续平稳运行，避免发生故障的备用功率器件损坏电机的情况发生。
145.若确定已启用的备用功率器件发生故障，且所有的备用功率器件均已启用，则控制电机停机，避免电机继续运行可能造成的器件损坏，以及避免电机继续运行导致的安全问题。
146.若控制模块确定出故障相数后，判断出故障相数大于当前电路中设置的备用功率器件的数目，则当前电路中的所有备用功率器件全部启用也无法对所有电机故障相的主用功率器件进行替换，因此控制电机停机，避免电机继续运行造成程度更深的损坏，以及避免电机在故障下运行造成的安全问题。
147.在本技术的另一些实施例中，控制模块判断出故障相数大于备用功率器件的数
目，还可以发送提示信息给用户，该提示信息用于提示用户电机故障需维修后再使用。具体地，控制模块可以发送提示信息给用户的手机或电脑等终端。或者，控制模块可以在电机所在的用电设备的显示屏上显示该提示信息。例如，若用电设备为电动汽车，则可以在电动汽车的车载中控屏中显示该提示信息。
148.为了便于理解本技术的电机控制过程，下面结合附图进行说明。如图4示出的电机控制的流程示意图，s1：采集电机相、线电压、电流、绕组温度、主用功率器件温度等电机采样参数。s2：判断电机或电机逆变器是否故障，如果否，则继续执行步骤s2。如果是，则执行步骤s3。s3：确定电机故障相及故障相数。s4：判断故障相数是否小于等于备用功率器件的数目，如果否，则执行步骤s5；如果是，则执行步骤s6、s6’、s8或s8’中的任一步骤。s5：控制电机停机。s6：断开电机故障相连接的主用功率器件，然后执行步骤s7。s6’：控制电机停止，然后断开电机故障相连接的主用功率器件，然后执行步骤s7。s7：控制故障相数个备用功率器件导通，然后执行步骤s10。s8：控制故障相数个备用功率器件导通，然后执行步骤s9。s8’：控制电机停止，控制故障相数个备用功率器件导通，然后执行步骤s9。s9：断开电机故障相连接的主用功率器件，然后执行步骤s10。s10：电机进入容错控制模式。
149.图5示出了电机短路或断路时容错控制的流程示意图。如图5所示，a1：采集电机相、线电压、定子绕组温度等电机采样参数。a2：判断相电流是否超出电流安全阈值，如果是，则执行步骤a3，如果否，则执行步骤a4。a3：断开电流异常的电机故障相连接的主用功率器件，执行步骤a7。a4：判断任一相绕组的温度与预设平均温度之间的差值是否小于第一温度阈值，如果否，则返回步骤a2，如果是，则执行步骤a5。a5：判断电机逆变器中各主用功率器件的温度是否超出第二温度阈值，如果否，则返回步骤a2，如果是，则执行步骤a6。a6：断开温度异常的主用功率器件。a7：判断断开的主用功率器件的数目是否小于等于备用功率器件的数目，如果是，执行步骤a8，如果否，执行步骤a10。a8：控制断开的主用功率器件的数目个备用功率器件。a9：电机进入容错控制模式。a10：控制电机停机。
150.图6示出了电机逆变器中主用功率器件故障时容错控制的流程示意图。b1：采集各主用功率器件的温度。b2：判断主用功率器件的温度是否超出安全阈值，如果否，则继续执行步骤b2，如果是，则执行步骤b3。b3：断开温度异常的主用功率器件。b4：判断断开的主用功率器件的数目是否小于等于备用功率器件的数目，如果否，则执行步骤b5，如果是，则执行步骤b6。b5：控制电机停机。b6：控制断开的主用功率器件的数目个备用功率器件导通。b7：电机进入容错控制模式。
151.上述图4-6中的容错控制模式即指在出现了电机故障相后切换至备用功率器件而继续运行的工作模式。
152.在本技术实施例中，确定电机出现故障后，判断出电机故障相及故障相数，在故障相数小于等于备用功率器件的数目时，将电机故障相的主用功率器件断开，控制与故障相数相同数目的备用功率器件导通。利用备用功率器件来代替电机故障相对应的主用功率器件，如此电机既能够在出现故障之后继续运行，而且运行过程中不会存在因电机故障相导致的安全风险。继续运行也不会增加电机的损坏程度，不会缩短电机的使用寿命。
153.本技术的另一些实施例提供了一种电机控制装置，该装置用于执行上述任一实施例提供的电机控制方法，参见图7，该装置包括：
154.故障相确定模块701，用于在电机运行过程中，若检测到电机出现故障，则确定电
机故障相；
155.故障相切换模块702，用于控制电机故障相从当前连接的主用功率器件切换至备用功率器件。
156.故障相切换模块702，还用于确定电机的故障相数；在所述故障相数小于或等于所述备用功率器件的数目时，执行所述控制所述电机故障相从当前连接的主用功率器件切换至所述备用功率器件的操作。
157.故障相确定模块701，用于获取电机运行过程中的电机采样参数；根据电机采样参数，确定电机故障相。
158.在一些实施例中，电机采样参数包括电机每一相的相电流、相电压、每一相绕组的温度以及电机连接的每个主用功率器件的温度中的至少之一。
159.在一些实施例中，电机采样参数包括电机每一相的相电流；故障相确定模块701，用于若存在大于预设电流阈值的相电流，则将大于预设电流阈值的相电流所属的相确定为电机故障相。
160.在一些实施例中，电机采样参数包括电机每一相的相电流；故障相确定模块701，用于分别计算任意两相的相电流的差值绝对值；若存在大于预设差值阈值的差值绝对值，则将大于预设差值阈值的差值绝对值对应的两相中相电流最大的相确定为电机故障相。
161.在一些实施例中，电机采样参数包括电机每一相的相电压；故障相确定模块701，用于若存在电压变化异常的相电压，则将变化异常的相电压对应的相确定为电机故障相。
162.在一些实施例中，电机采样参数包括电机每一相绕组的温度；故障相确定模块701，用于若存在超出第一预设温度区间的温度，则将超出第一预设温度区间的温度对应的相确定为电机故障相。
163.在一些实施例中，电机采样参数包括电机连接的每个主用功率器件的温度；故障相确定模块701，用于若存在温度超出第二预设温度区间的主用功率器件，则将超出第二预设温度区间的主用功率器件对应的相确定为电机故障相。
164.故障相切换模块702，用于控制电机故障相当前连接的主用功率器件断开；控制至少一个备用功率器件中故障相数个备用功率器件导通。
165.故障相确定模块701，还用于若除电机故障相外剩余的电机相数大于预设数目，且至少一个备用功率器件中存在未启用的备用功率器件，则继续检测剩余的电机相中是否出现新的电机故障相；
166.故障相切换模块702，还用于若新的电机故障相的数目小于或等于未启用的备用功率器件的数目，则将新的电机故障相连接的主用功率器件切换至未启用的备用功率器件。
167.该装置还包括：备用功率器件监控模块，用于采集已启用的备用功率器件的运行参数，根据运行参数确定已启用的备用功率器件是否发生故障；若确定已启用的备用功率器件发生故障，且当前存在未启用的备用功率器件，则断开发生故障的备用功率器件，控制未启用的备用功率器件导通；若确定已启用的备用功率器件发生故障，且所有的备用功率器件均已启用，则控制电机停机。
168.故障相切换模块702控制电机故障相从当前连接的主用功率器件切换至备用功率器件之前，还用于控制电机停机。
169.故障相切换模块702，还用于在故障相数大于备用功率器件的数目时，控制电机停机。
170.在一些实施例中，电机的相数大于等于3；备用功率器件的数目大于等于1且小于等于电机的相数减2。
171.本技术的上述实施例提供的电机控制装置与本技术实施例提供的电机控制方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
172.本技术实施方式还提供一种用电设备，以执行上述电机控制方法。该用电设备可以为具有动力电池、电机及电机逆变器的电动车辆、电动玩具、船舶、航天器，等等。请参考图8，其示出了本技术的一些实施方式所提供的一种用电设备的示意图。如图8所示，用电设备40包括：处理器400，存储器401，总线402和通信接口403，所述处理器400、通信接口403和存储器401通过总线402连接；所述存储器401中存储有可在所述处理器400上运行的计算机程序，所述处理器400运行所述计算机程序时执行本技术前述任一实施方式所提供的电机控制方法。
173.其中，存储器401可能包含高速随机存取存储器(ram：random access memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口403(可以是有线或者无线)实现该装置网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网、广域网、本地网、城域网等。
174.总线402可以是isa总线、pci总线或eisa总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。其中，存储器401用于存储程序，所述处理器400在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本技术实施例任一实施方式揭示的所述电机控制方法可以应用于处理器400中，或者由处理器400实现。
175.处理器400可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器400中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器400可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本技术实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器401，处理器400读取存储器401中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
176.本技术实施例提供的用电设备与本技术实施例提供的电机控制方法出于相同的发明构思，具有与其采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
177.本技术实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的电机控制方法对应的计算机可读存储介质，请参考图9，其示出的计算机可读存储介质为光盘30，其上存储有计算机程序(即程序产品)，所述计算机程序在被处理器运行时，会执行前述任意实施方式所提供
的电机控制方法。
178.需要说明的是，所述计算机可读存储介质的例子还可以包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。
179.本技术的上述实施例提供的计算机可读存储介质与本技术实施例提供的电机控制方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
180.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。