逆变器母线电流检测方法、装置、电子产品和介质

技术领域

本发明属于新能源车压缩机控制器技术领域。特别地，涉及一种逆变器母线电流检测方法、装置、电子产品和计算机可读存储介质，可应用于新能源车压缩机控制器等需要检测逆变器母线电流的领域。

背景技术

新能源车压缩机控制器中设置有逆变器，一般需要检测逆变器母线电流及输入功率，以进行对新能源车压缩机控制器相应保护并且发送给BMS进行电池功率管理。

目前主流的逆变器母线电流检测方式有两种，一种是在母线上增加一个电流传感器电路进行检测，但这种方法增加了电路复杂性、影响PCB布线结构并且成本较高。另一种方法是使用输出电压和输出电流计算输出功率，再由输出功率反推输入功率，并计算母线电流，但由于输出电压一般是由占空比推算而来，未考虑到IGBT、续流二极管等的压降，并且控制器的效率也会跟随负载和转速而变化，使得这种方法检测精度较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有母线电流及输入功率检测方法的缺点，降低实施复杂性和成本，提高检测精度，进一步的，对于新能源车，能够对压缩机控制器更好地进行保护和对BMS更有效地进行电池功率管理。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种逆变器母线电流检测方法，包括：

获取或者设定逆变器母线电流检测的第一时长和检测时长；其中，第一时长是预设采样时间间隔；

根据第一时长设置第一配置信息，基于第一配置信息触发AD转换模块同时对逆变器三相各相的上桥电流或下桥电流采样；

获取或接收逆变器三相各相的上桥电流采样值或者下桥电流采样值，将所有上桥电流采样值或者所有下桥电流采样值相加作为逆变器母线电流瞬时值；

根据检测时长内的逆变器母线电流瞬时值得到逆变器母线电流的特征值，所述逆变器母线电流的特征值用于逆变器保护和/或功率管理。

本发明一些实施例中，所述逆变器母线电流的特征值是检测时长内的所有逆变器母线电流瞬时值的均值；或者，所述逆变器母线电流的特征值是对检测时长内的逆变器母线电流瞬时值逐个低通滤波后得到的值。

本发明一些实施例中，还包括：获取或者设定逆变器母线电流检测的第二时长，第二时长是逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿时长和下降沿时长中的最大值；基于第二时长判断根据第一时长设置第一配置信息是否会触发AD采样模块在逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿和下降沿进行采样，如果是，对第一配置信息进行提前修正或者延时修正得到第二配置信息，基于第二配置信息触发AD转换模块同时对逆变器三相各相的下桥电流采样；否则，仍基于第一配置信息触发AD采样模块在逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿和下降沿进行采样。

本发明一些实施例中，根据获取的PWM周期计数器值、定时器周期寄存器值和比较寄存器值实现所述判断，其中，PWM周期计数器预设有与PWM周期对应的最大计数值N1，PWM周期计数器交替进行0到N1的递增计数和N1到0的递减计数；比较寄存器有三个，分别存储U相、V相和W相三相PWM信号时延计数值；定时器周期寄存器存储根据预设采样时间间隔设置的值；当PWM周期计数器值与定时器周期寄存器值之和减去与比较寄存器值得到的差值的绝对值，小于第二时长一半对应的数值时，判定结果为是。

第二方面，本发明提供了一种逆变器母线电流检测装置，包括：

时长单元，该单元用于获取或者设定逆变器母线电流检测的第一时长和检测时长；其中，第一时长是预设的采样时间间隔；

采样配置单元，该单元用于根据第一时长设置第一配置信息，基于第一配置信息触发AD转换模块同时对逆变器三相各相的上桥电流或下桥电流采样；

瞬时值计算单元，该单元用于获取或接收逆变器三相各相的上桥电流采样值或者下桥电流采样值，将所有上桥电流采样值或者所有下桥电流采样值相加作为逆变器母线电流瞬时值；

特征值计算单元，根据检测时长内的逆变器母线电流瞬时值得到逆变器母线电流的特征值，所述逆变器母线电流的特征值用于逆变器保护和/或功率管理。

本发明一些实施例中，所述逆变器母线电流的特征值是检测时长内的所有逆变器母线电流瞬时值的均值；或者，所述逆变器母线电流的特征值是对检测时长内的逆变器母线电流瞬时值逐个低通滤波后得到的值。

本发明一些实施例中，时长单元还获取或者设定逆变器母线电流检测的第二时长，第二时长是逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿时长和下降沿时长中的最大值；采样配置单元还包括修正模块，修正模块用于基于第二时长判断根据第一时长设置第一配置信息是否会触发AD采样模块在逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿和下降沿进行采样，如果是，对第一配置信息进行提前修正或者延时修正得到第二配置信息，基于第二配置信息触发AD转换模块同时对逆变器三相各相的下桥电流采样；否则，仍基于第一配置信息触发AD采样模块在逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿和下降沿进行采样。

本发明一些实施例中，修正模块根据获取的PWM周期计数器值、定时器周期寄存器值和比较寄存器值实现所述判断，其中，PWM周期计数器预设有与PWM周期对应的最大计数值N1，PWM周期计数器交替进行0到N1的递增计数和N1到0的递减计数；比较寄存器有三个，分别存储U相、V相和W相三相PWM信号时延计数值；定时器周期寄存器存储根据默认采样时间间隔设置的值，当PWM周期计数器值与定时器周期寄存器值之和减去与比较寄存器值得到的差值的绝对值，小于第二时长一半对应的数值时，判定结果为是。

第三方面，本发明提供了一种电子产品，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述的逆变器母线电流检测方法。

第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的逆变器母线电流检测方法。

有益效果

本发明不增加任何采样电路，而是利用传统的压缩机输出相电流采样电路，对采样到的瞬时电流进行计算处理得到母线电流，不影响电路复杂度和结构布局。本发明避开PWM开关时刻对于母线电流采样的干扰，能够准确估算母线电流，精度可以达到2％。

附图说明

图1为本发明于一实施例中的逆变器母线电流检测方法流程图。

图2为本发明于另一实施例中的逆变器母线电流检测方法流程图。

图3为本发明于一实施例中的压缩机控制器主电路拓扑图。

图4为本发明于图3所示实施例中的逆变器母线电流检测方法流程图。

图5为本发明于一实施例中逆变器母线电流检测装置的组成原理图。

图6为本发明实施例电子产品的组成原理图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

为了解决现有逆变器母线电流及输入功率检测方法的缺点，降低实施复杂性和成本，提高检测精度。特别是对于新能源车，能够对压缩机控制器更好地进行保护和对BMS更有效地进行电池功率管理。本发明提供了一种逆变器母线电流检测方法、装置、电子产品和计算机可读存储介质。

如图1所示，本发明于一实施例中提供的一种逆变器母线电流检测方法，包括：

获取或者设定逆变器母线电流检测的第一时长和检测时长；其中，第一时长是预设采样时间间隔；

根据第一时长设置第一配置信息，基于第一配置信息触发AD转换模块同时对逆变器三相各相的上桥电流或下桥电流采样；

获取或接收逆变器三相各相的上桥电流采样值或者下桥电流采样值，将所有上桥电流采样值或者所有下桥电流采样值相加作为逆变器母线电流瞬时值；

根据检测时长内的逆变器母线电流瞬时值得到逆变器母线电流的特征值，所述逆变器母线电流的特征值用于逆变器保护和/或功率管理。

本发明一些实施例中，所述逆变器母线电流的特征值是检测时长内的所有逆变器母线电流瞬时值的均值；或者，所述逆变器母线电流的特征值是对检测时长内的逆变器母线电流瞬时值逐个低通滤波后得到的值。

为了避免IGBT开关时的干扰，防止AD采样模块在逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿和下降沿进行采样，进一步的，本发明一些实施例中，如图2所示，还包括：获取或者设定逆变器母线电流检测的第二时长，第二时长是逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿时长和下降沿时长中的最大值；基于第二时长判断根据第一时长设置第一配置信息是否会触发AD采样模块在逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿和下降沿进行采样，如果是，对第一配置信息进行提前修正或者延时修正得到第二配置信息，基于第二配置信息触发AD转换模块同时对逆变器三相各相的下桥电流采样；否则，仍基于第一配置信息触发AD采样模块在逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿和下降沿进行采样。

本发明一些实施例中，根据获取的PWM周期计数器值、定时器周期寄存器值和比较寄存器值实现所述判断，其中，PWM周期计数器预设有与PWM周期对应的最大计数值N1，PWM周期计数器交替进行0到N1的递增计数和N1到0的递减计数；比较寄存器有三个，分别存储U相、V相和W相三相PWM信号时延计数值；定时器周期寄存器存储根据预设采样时间间隔设置的值；当PWM周期计数器值与定时器周期寄存器值之和减去与比较寄存器值得到的差值的绝对值，小于第二时长一半对应的数值时，判定结果为是。

本发明于一实施例中提供了一种逆变器母线电流检测方法，应用于一种新能源车压缩机控制器中，压缩机控制器中设置有DC-AC逆变器，采用PWM信号控制DC-AC逆变器的IGBT开关的通断，使得直流电变换为驱动压缩机电机转动的交流电。

目前该压缩机控制器仅对输出的相电流进行采样，典型的压缩机输出相电流采样方案如图3所示，单片机通过采集R1,R2,R3两端的电压，进行计算得到U相、V相和W相三相各相的下桥电流。从图1可知，理论上任何时候Ib

(1)当S2、S4、S6全部开通时，由于电机电感的续流作用，能采集到电流是压缩机电机的相电流的数值，但是此时U相、V相和W相的下桥电流之和即母线电流Ibus为0。

(2)当S2、S4、S6不是全部开通时，U相、V相和W相的下桥电流之和即母线电流Ibus不等于0。

由于该实施例中，之前的处理方法只在PWM周期的起始零点进行三相电流采样，而此时三个下桥IGBT都处于开通状态，因此只能得到输出相电流，无法得到平均母线电流。

本发明逆变器母线电流检测方法应用于该实施例的逆变器母线电流检测方法时，在每个PWM周期内进行多次AD采样，并且每次采样完成后，将三相输出电流采样值相加得到母线电流瞬时值，然后对这些瞬时采样值进行低通滤波，得到母线电流滤波后的值，采用母线电流的母线电流滤波后的值进行压缩机控制器保护和电池功率管理。

具体地，如图4所示，所述逆变器母线电流检测方法包括：

步骤S100，设定获取或者逆变器母线电流检测的第一时长、第二时长和第二时长；其中，第一时长是预设的采样时间间隔，第二时长是逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿时长和下降沿时长中的最大值，第三时长是逆变器母线电流的检测周期。

步骤S200，根据第一时长设置第一配置信息，基于第一配置信息触发AD转换模块同时对逆变器三相各相的下桥电流采样；具体地，根据第一时长对单片机的定时器设置第一配置信息，由定时器基于第一配置信息触发AD转换模块同时对逆变器三相各相的下桥电流采样，本发明一些实施例中，设置为5us。

步骤S300，获取或接收AD转换模块采样得到的逆变器三相各相的下桥电流采样值，相加后得到母线电流瞬时值I。本发明一些实施例中，AD转换模块完成AD转换后进入中断程序，上报各相的下桥电流采样值。

步骤S400，对母线电流瞬时值I进行低通滤波，得到母线电流的低频率分量。由于压缩机电机控制器母线电流的信号特性，这个滤波后的低频率分量约等于母线电流平均值，本发明一些实施例中，采用低通滤波后值进行压缩机控制器输入过载保护和功率管理。滤波公式为I(n)＝I(n-1)+(I-I(n-1))*K，其中I(n)为当前滤波器缓存及结果，I(n-1)为上一次采样滤波器缓存及结果，I为当前采集的母线电流，K为滤波系数，K＝Wc*Ts/(1+Wc*Ts)，其中，Wc为低通滤波的带宽，Ts为采样信号频率，本发明一些实施例中Wc选择为2.5Hz，如果滤波器输入信号频率大于Wc，那么滤波器输出相对于输入的幅值会明显衰减，否则，幅值衰减幅度比较低。

步骤S500，基于第二时长判断根据第一时长设置第一配置信息是否会触发AD采样模块在逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿和下降沿进行采样，如果是，对第一配置信息进行提前修正或延时修正得到第二配置信息，避开逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿和下降沿，对定时器配置第二配置信息。

本发明一些实施例中，第二时长为2us，通过单片机中的PWM周期计数器，U相、V相和W相三相各相的时延比较寄存器PWMU、PWMV、PUMW，AD采样模块的定时器的周期寄存器来完成判断和修正，单片机的各器件具有同一的时钟。具体地，包括：

步骤S501，U相开关判定，如果|PWM周期计数器值+定时器周期寄存器值-PWMU比较寄存器值|<第二时长二分之一对应的计数值(本实施例等于1us对应计数值)，设定定时器周期寄存器为：原定时器周期寄存器值(5us)+第二时长(2us)对应的计数值；

步骤S502，V相开关判定，如果|PWM周期计数器值+定时器周期寄存器值-PWMB比较寄存器值|<第二时长二分之一对应的计数值(本实施例等于1us对应计数值)，设定定时器周期寄存器为：原定时器周期寄存器值(5us)+第二时长(2us)对应的计数值；

步骤S503，W相开关判定，如果|PWM周期计数器值+定时器周期寄存器值-PWMC比较寄存器值|<第二时长二分之一对应的计数值(本实施例等于1us对应计数值)，设定定时器周期寄存器为：原定时器周期寄存器值(5us)+第二时长(2us)对应的计数值；

步骤S504，如果上述判定都不满足，那么定时器周期设置为第一时长，例如5us。

完成步骤S500后，等待定时器基于第二配置信息触发AD转换模块同时对逆变器三相各相的下桥电流采样，返回步骤S300执行，直到整个检测持续到第三时长。

如图5所示，本发明于一实施例中的逆变器母线电流检测装置包括：

时长单元，该单元用于获取或者设定逆变器母线电流检测的第一时长和检测时长；其中，第一时长是预设的采样时间间隔；

采样配置单元，该单元用于根据第一时长设置第一配置信息，基于第一配置信息触发AD转换模块同时对逆变器三相各相的上桥电流或下桥电流采样；

瞬时值计算单元，该单元用于获取或接收逆变器三相各相的上桥电流采样值或者下桥电流采样值，将所有上桥电流采样值或者所有下桥电流采样值相加作为逆变器母线电流瞬时值；

特征值计算单元，根据检测时长内的逆变器母线电流瞬时值得到逆变器母线电流的特征值，所述逆变器母线电流的特征值用于逆变器保护和/或功率管理。

本发明一些实施例中，时长单元还获取或者设定逆变器母线电流检测的第二时长，第二时长是逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿时长和下降沿时长中的最大值；采样配置单元还包括修正模块，修正模块用于基于第二时长判断根据第一时长设置第一配置信息是否会触发AD采样模块在逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿和下降沿进行采样，如果是，对第一配置信息进行提前修正或者延时修正得到第二配置信息，基于第二配置信息触发AD转换模块同时对逆变器三相各相的下桥电流采样；否则，仍基于第一配置信息触发AD采样模块在逆变器三相各相PWM控制信号的上升沿和下降沿进行采样。

本发明一些实施例中，修正模块根据获取的PWM周期计数器值、定时器周期寄存器值和比较寄存器值实现所述判断，其中，PWM周期计数器预设有与PWM周期对应的最大计数值N1，PWM周期计数器交替进行0到N1的递增计数和N1到0的递减计数；比较寄存器有三个，分别存储U相、V相和W相三相PWM信号时延计数值；定时器周期寄存器存储根据默认采样时间间隔设置的值，当PWM周期计数器值与定时器周期寄存器值之和减去与比较寄存器值得到的差值的绝对值，小于第二时长一半对应的数值时，判定结果为是。

本发明于一实施例中提供了一种电子产品，如图6所示，所述电子设备包括至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述逆变器母线电流检测方法。

其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以通过接口将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的。接口在总线和收发机之间提供接口，例如通信接口、用户接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。

处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。

本发明于一实施例中提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述逆变器母线电流检测方法实施例。

本领域技术人员通过上述说明可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括但不限于U盘、移动硬盘、磁性存储器、光学存储器等各种可以存储程序代码的介质。

本发明不增加任何采样电路，而是利用传统的压缩机输出相电流采样电路，对采样到的瞬时电流进行计算处理得到母线电流，不影响电路复杂度和结构布局。本发明避开PWM开关时刻对于母线电流采样的干扰，能够准确估算母线电流，精度可以达到2％。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置或方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅是示意性的，例如，模块/单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或单元可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的模块/单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块/单元显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块/单元来实现本申请实施例的目的。例如，在本申请各个实施例中的各功能模块/单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块/单元单独物理存在，也可以两个或两个以上模块/单元集成在一个模块/单元中。

本领域普通技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

上述各个附图对应的流程或结构的描述各有侧重，某个流程或结构中没有详述的部分，可以参见其他流程或结构的相关描述。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。