一种电机控制扭矩输出估算方法、装置及电机控制器与流程

1.本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机控制扭矩输出估算方法、装置及电机控制器。


背景技术：

2.随着汽车领域电动化的发展，整车厂对电机控制器的要求越来越高。目前很多整车厂要求电机控制器具备长时扭矩预估能力并对外输出，以此帮助hcu/vcu对电控状态有一个更深入的了解，达到更好进行整车控制的目的。
3.对于电机控制器而言，影响其扭矩输出能力的情况很多，比如各类故障会阻止电控扭矩输出，母线电压、电机转速等运行工况会限制扭矩输出，各个子部件的热性能也会对扭矩/电流限制产生影响。这些限制工况综合的最小值为允许输出的扭矩最大值，而扭矩预估就是需要提前一定时间知道这些影响因素对系统扭矩限制值的影响，以便hcu/vcu更早的了解电机控制器的状态，下发与其能力相匹配的指令，并在整车层面做好相应匹配工作。


技术实现要素：

4.为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种电机控制扭矩输出估算方法、装置及电机控制器，旨在解决现有无法准确预估扭矩输出能力，电机输出与实际电机/电机控制器状态不匹配的问题。
5.本发明公开了一种控制扭矩输出估算方法，包括：
6.预先获取估测对象的额定电流、最大电流，以及运行产生的热积分额定值，运行产生的热积分最大值；
7.接收扭矩估算使能信号，根据所述扭矩估算信号获取当前电流并进行预处理；
8.根据所述当前电流计算当前时刻下热积分，以根据所述当前时刻下热积分、当前电流和预设积分函数估算目标时刻下热积分；
9.根据当前电流与额定电流、最大电流的关系，以及当前时刻下热积分、目标时刻下热积分与热积分额定值、热积分最大值的关系确定目标时刻下运行状态，以估算目标时刻下扭矩输出。
10.优选地，所述确定目标时刻下估测队形状态，以固端目标时刻下扭矩输出，包括以下：
11.判断目标时刻下热积分是否超出热积分额定值，若否，则根据最大电流计算目标时刻下的扭矩输出；若是，则根据当前电流和当前时刻下热积分确定运行状态，并根据运行状态确定是否进行输出降额，以估算目标时刻下扭矩输出。
12.优选地，所述根据当前电流和当前时刻下热积分确定估测对象运行状态，并根据运行状态确定是否进行输出降额，以估算目标时刻下扭矩输出，包括：
13.若所述当前电流未超出所述额定电流，当前时刻下热积分超出热积分额定值，则确定估测对象运行状态为切换后恢复输出，基于运行状态切换时的电流至所述最大电流的
变化估算目标时刻下扭矩输出；
14.若所述当前电流超出所述额定电流，则根据当前时刻下热积分判断估测对象运行状态是否为输出持续增加，若是，则进行输出降额，基于所述最大电流至所述额定电流的变化估算目标时刻下扭矩输出；若否，则确定估测对象运行状切换为降低输出，基于估测对象运行状态切换时的电流至所述额定电流的变化估算目标时刻下扭矩输出。
15.优选地，当估测对象运行状态切换为恢复输出时，根据所述目标时刻下热积分相对所述热积分额定值的差值与估测对象运行状态切换时对应的热积分相对所述热积分额定值的差值之间的比值确定电流变化速率；
16.当估测对象运行状态为输出持续增加时，根据所述目标时刻下热积分相对所述热积分额定值的差值与所述热积分最大值相对所述热积分额定值的差值之间的比值确定电流变化速率；
17.当估测对象运行状态切换为降低输出时，根据所述目标时刻下热积分相对估测对象运行状态切换时的热积分的差值与所述热积分最大值相对估测对象运行状态切换时的热积分的差值之间的比值确定电流变化速率。
18.优选地，当估测对象运行状态为基于当前电流输出持续增加在到达预设参考时刻后进行输出电流限制，其中，所述当前电流未超出额定电流，且所述目标时刻超出预设时间；
19.计算预设参考时刻对应的参考热积分值，基于所述最大电流至所述当前电流的变化计算参考时刻下电流输出；
20.基于所述参考热积分值和所述参考时刻下电流输出确定是否进行输出降额，以估算目标时刻下扭矩输出。
21.优选地，所述根据所述当前时刻下热积分、当前电流和预设积分函数估算目标时刻下热积分，包括：
22.根据当前电流相对额定电流的平方差、预设的积分系数与估算时间段的乘积确定热积分变化量，其中，所述估算时间段为目标时刻相对当前时刻变化的时间段；
23.根据所述当前时刻下热积分和所述热积分变化量确定目标时刻下热积分。
24.优选地，所述预处理，包括：采用滤波器进行信号平滑处理。
25.优选地，所述根据最大电流计算目标时刻下的扭矩输出，包括：
26.确定最大电流为目标时刻下的电流输出；
27.根据预设电流和扭矩转换关系计算目标时刻下的扭矩输出。
28.优选地，根据预设电流和扭矩转换关系采用扭矩替换电流，估算目标时刻下扭矩输出。
29.本发明还提供一种电机控制扭矩输出估算装置，包括：
30.获取模块，用于预先获取估测对象的额定电流、最大电流，以及运行产生的热积分额定值，运行产生的热积分最大值；
31.预处理模块，用于接收扭矩估算信号，根据扭矩估算信号获取当前电流并进行预处理；
32.计算模块，用于根据所述当前电流计算当前时刻下热积分，以根据所述当前时刻下热积分、当前电流和预设积分函数估算目标时刻下热积分；
33.处理模块，用于用根据当前电流与额定电流、最大电流的关系，以及当前时刻下热积分、目标时刻下热积分与热积分额定值、热积分最大值的关系确定目标时刻下估测对象运行状态，以估算目标时刻下扭矩输出。
34.本发明还提供一种电机控制器，应用上述的电机控制扭矩输出估算装置输出目标时刻下扭矩输出，以进行控制。
35.采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
36.本技术基于电流产生热量，通过热积分值估算目标时刻所能输出的电流/扭矩，根据当前时刻下热积分值、目标时刻下热积分值、当前电流等相对热积分额定值或电流额定值的变化确定估测对象运行状态，进而针对不同的估测对象运行状态对目标时刻下扭矩输出进行估算，以解决现有无法准确预估扭矩输出能力，电机输出与实际电机状态不匹配的问题。
附图说明
37.图1为本发明所述一种电机控制扭矩输出估算方法、装置及电机控制器实施例一的流程图；
38.图2为本发明所述一种电机控制扭矩输出估算方法、装置及电机控制器实施例一中确定目标时刻下估测对象运行状态，以估算目标时刻下扭矩输出的流程图；
39.图3为本发明所述一种电机控制扭矩输出估算方法、装置及电机控制器实施例一根据估测对象运行状态确定是否进行输出降额，以估算目标时刻下扭矩输出的流程图；
40.图4为本发明所述一种电机控制扭矩输出估算方法、装置及电机控制器实施例二的模块示意图。
41.附图标记：
42.7-电机控制扭矩输出估算装置；71-获取模块；72-预处理模块；73-计算模块；74-处理模块。
具体实施方式
43.以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
44.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
45.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
46.应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
47.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。
48.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。
49.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
50.实施例一：本发明公开了一种电机控制扭矩输出估算方法，本实施方式的估算方法研究子部件热性能对扭矩/电流限制影响，以对目标时刻下电机输出进行估算，以便于电机控制。具体的，参阅图1-图3，包括以下：
51.s100：预先获取估测对象的额定电流、最大电流，以及运行产生的热积分额定值，运行产生的热积分最大值；
52.在本实施方式中提供的扭矩估算方法，基于电流产生热量，热量引发温升的实际物理场景进行建模，通过热积分值预估t时刻所能输出的电流，继而计算t时刻所能输出的扭矩，需要说明的，上述估测对象可以是电机，也可以是电机控制器中电机与(会影响扭矩输出控制的)其他发热单元(电容，母排，模块等)的组合，本实施方式中以仅电机为示例，基于此，需要预先确定(可标定)电机的部分参数如上述的额定电流(i
nom
)、最大电流(i
max
)，电机运行产生的热积分额定值指的是电机以最大电流运行允许的时间对应的热积分(即无需降额允许的热积分值，thermnom)，热积分最大值则是电机以最大电流运行允许的时间后降额输出至额定电流对应的总的热积分(即为最大允许热积分值，thermmax)。
53.s200：接收扭矩估算信号，根据所述扭矩估算信号获取当前电流并进行预处理；
54.在本实施方式中，需要说明的是，扭矩估算信号可以通过预先设置扭矩预估使能预判模块进行触发，具体的该模块能够根据电机当前的转速、电压、温度、电流、扭矩、输入指令等一系列信号综合判断是否需要执行后续的扭矩预测功能，作为示例的如堵转保护功能，跟转速，冷却水温，水流量有关，需满足：转速小于特定阈值，以及冷却水温和水流量的加权值高于特定阈值，在前述两项都满足时触发扭矩估算。
55.具体的，上述对当前电流/扭矩信号的预处理，包括：采用滤波器进行信号平滑处理。具体的，可以根据该扭矩估测对象(即电机)的热时间常数，确认是否需要做电流/扭矩的平滑处理，以及选择需要平滑处理的方式，上述扭矩/电流预处理跟需要预估的时间长度有关，防止预估值发生快速变化，引发系统振荡，因此采用地铜铝波奇进行输出信号处理，若计算下一拍(周期)的扭矩估算值，采用计算周期的滤波时间常数；n秒的扭矩预估值，采用百毫秒至秒级的滤波时间常数，也可以采用现有其他方法进行上述预处理。由于还是那个数s100的数据为预先获取，该步骤与上述s100步骤可调换，即在预处理后再直接获取相关数据，不会影响后续步骤的控制逻辑。
56.s300：根据所述当前电流计算当前时刻下热积分，以根据所述当前时刻下热积分、
当前电流和预设积分函数估算目标时刻下热积分；
57.在本实施方式中，如上述的，基于热积分来进行扭矩输出估算，因此需要根据当前时刻下热积分值、提前预标定的热积分系数、需要预估的时长t等，确定需要预估时刻的热积分值；需要说明的是，上述当前时刻下的积分值可直接根据当前电机状态直接获取，或者根据零时刻电流值当前时刻电流迭代确定。
58.具体的，上述根据所述当前时刻下热积分、当前电流和预设积分函数估算目标时刻下热积分，包括：根据当前电流相对额定电流的平方差、预设的积分系数与估算时间段的乘积确定热积分变化量，其中，所述估算时间段为目标时刻相对当前时刻变化的时间段；根据所述当前时刻下热积分和所述热积分变化量确定目标时刻下热积分。
59.作为对于热积分计算的说明，基于上述，以下述公式定义目标时刻(t)时刻的热积分值：其中therm(t)为目标时刻下热积分；therm0为当前时刻下热积分(即目标时刻下热积分对应的初始值)；f为积分系数，积分系数，跟估测对象的热性能相关，由标定所得；t为估算时间段(目标时刻)；i
act
(t)为当前电流；i
nom
为额定电流。基于上述公式可计算目标时刻下的热积分。还需要说明的是，无论是当前时刻下热积分或是目标时刻下热积分应当均小于等于热积分最大值，否则电机会由于电容，母排，模块等一系列因发热而引发热损坏无法继续运行。
60.s400：根据当前电流与额定电流、最大电流的关系，以及当前时刻下热积分、目标时刻下热积分与热积分额定值、热积分最大值的关系确定目标时刻下电机运行状态，以估算目标时刻下扭矩输出。
61.具体的，所述确定目标时刻下电机状态，以固端目标时刻下扭矩输出，包括以下：
62.s400-1：判断目标时刻下热积分是否超出热积分额定值；
63.作为特别的说明的是，在本实施中通过上述当前时刻下热积分、目标时刻下热积分以及当前电流相对热积分额定值以及额定电流确定电机运行状态，具体的，作为示例的，如上述目标时刻下热积分若未超出热积分额定值，则说明电机运行至目标时刻其热积分还未达到需要考虑是否降额以及什么时候降额的情况，此时目标时刻(甚至是目标时刻后一段时间下均)可以控制输出最大电流输出，而当目标时刻下热积分超出热积分额定值，则说明电机在目标时刻可能需要进行降额控制，此时还需要根据当前电流等进一步确定电机运行状态。
64.因此，基于前述，若否，即目标时刻下的热积分未超出热积分额定值，此时执行s500：根据最大电流计算目标时刻下的扭矩输出；具体的，所述根据最大电流计算目标时刻下的扭矩输出，包括：确定最大电流为目标时刻下的电流输出；根据预设电流和扭矩转换关系计算目标时刻下的扭矩输出。即使得电机在目标时刻下控制发出可以最大电流运行的指令，此时电机可进行最大能力输出，此时电机不会还未产生由于发热影响电机输出的情况。
65.若是，则执行s600：根据当前电流和当前时刻下热积分确定电机运行状态，并根据估测对象(电机)运行状态确定是否进行输出降额，以估算目标时刻下扭矩输出。即如上述的，此时，电机可能还在发热安全范围内运行，也可能即将达到降额要求，也可能必须马上进行降额，因此需要进一步确认电机运行状态，并具体的运行状态控制电机输出。需要说明的是，本实施方式中的输出降额即为当热积分超出预设值且电流超出预设值，此时需要降
低电机输出扭矩，使得电流降低。
66.具体的，上述根据当前电流和当前时刻下热积分确定电机运行状态，并根据电机运行状态确定是否进行输出降额，以估算目标时刻下扭矩输出，包括：
67.s610：若所述当前电流未超出所述额定电流，则确定估测对象(电机)运行状态为切换后恢复输出，基于估测对象(电机)运行状态切换时的电流至所述最大电流的变化估算目标时刻下扭矩输出；
68.在本实施方式中，基于上述的，此时目标时刻下热积分超出热积分额定值，即当前时刻到目标时刻时电机可能需要进行输出降额，因为为了估算扭矩输出，需要进一步确定电机的当前状态，如上述的，若当前电流未超出额定电流，若当前热积分值不超出热积分额定值，则此工况不存在，若当前时刻下热积分超出热积分额定值，则说明电流应当以较大输出运行一端时间而后电流降为一定值(可能是当前电流，也可能是在前某一时刻下电流)，后续使得电流逐渐恢复，由此导致当前电流值较小，即电流不大，但电机表现一致较热，输出能力恢复中，此时依然可以控制较大扭矩输出直至达到最大电流，因此根据电机运行状态切换时的电流至所述最大电流的变化去估算扭矩输出。
69.具体的可根据下式：i
lim
(t)＝i
max-(i
max-i0)k1(1)，其中，i0即上述电机运行状态切换时的电流；k1即电机运行状态切换时的电流至所述最大电流的变化速率，基于该式可计算上述目标时刻下输出电流，而后通过预设的电流与扭矩转换公式确定扭矩输出。
70.上述根据电机运行状态切换时的电流至所述最大电流的变化进行扭矩输出估算，可以确定电机运行状态切换时的电流至所述最大电流的变化速率，而后根据目标时刻确定变化量，具体的当电机运行状态切换为恢复输出时，根据所述目标时刻下热积分相对所述热积分额定值的差值与电机运行状态切换时对应的热积分相对所述热积分额定值的差值之间的比值确定电流变化速率；体现为下式其中e0是电机运行状态切换时对应的热积分，可根据电机运行状态切换时电流获得。
71.s620：若所述当前电流超出所述额定电流，则根据当前时刻下热积分判断估测对象(电机)运行状态是否为输出持续增加，若是，则执行s621：进行输出降额，基于所述最大电流至所述额定电流的变化估算目标时刻下扭矩输出；需要说明的是，当前电流超出额定电流、当前时刻下热积分也超出热积分额定值，目标时刻下的热积分也超出额定值，此时输出持续增加(即原来不过热，后面过热)则一定是需要进行降额，此时电流变化应当是由最大电流降低至额定电流，具体的，如上述的，可根据下式进行计算：i
lim
(t)＝i
max-(i
max-i
nom
)k2(2)，其中，该k2即为最大电流降低至额定电流的电流变化速率。
72.因此，当电机运行状态为输出持续增加时，根据所述目标时刻下热积分相对所述热积分额定值的差值与所述热积分最大值相对所述热积分额定值的差值之间的比值确定电流变化速率；即，根据下述确定电流变化速率：将该式结合上述输出电流的计算公式结合确定目标时刻下的输出电流，而后进行扭矩转换，以确定目标时刻下的输出扭矩。由于电流降额后，可能估算出电流小于实际输出电流，因此在达到目标时刻前，实际电流可能被降额，由此基于上述减缓热积分速度。
73.若否，则执行s622：确定估测对象(电机)运行状态切换为降低输出，基于估测对象(电机)运行状态切换时的电流至所述额定电流的变化估算目标时刻下扭矩输出。需要说明的是，当前电流超出额定电流、当前时刻下热积分也超出热积分额定值，目标时刻下的热积分也超出额定值，此时电机处于过热状态，此时若降低输出，如上述电流恢复过程(即原来不过热，后面过热，而后又进入电流较大状态，则基于电机运行状态切换时的电流降至所述额定电流的变化，而非上述最大电流降至额定电流。基于下述进行目标时刻下输出电流的确定：i
lim
(t)＝i
0-(i
0-i
nom
)k3(3)，其中k3为电机运行状态切换时的电流至所述额定电流的变化。
74.具体的，在上述当电机运行状态切换为降低输出时，根据所述目标时刻下热积分相对电机运行状态切换时的热积分的差值与所述热积分最大值相对电机运行状态切换时的热积分的差值之间的比值确定电流变化速率，为方便示例的，基于下述确定电流变化速率需要说明的是，本步骤中电机运行状态切换中对应的电流和热积分与上述步骤s610不一定相同，其均表示电机运行状态切换时刻对应的电机参数(电流/热积分等)，但是在上述不同的估算实施场景下对应的值不同。需要说明的是，上述电流变化速率(k1、k2、k3)可以是动态变化，也可以是分段确定的。
75.在一个具体的实施方式中，当电流输出持续增加，可以预设在达到一时刻后再次基于实时电机运行状态进行计算，即进行分段估算输出电流，以提高扭矩估算准确性，具体的，当电机运行状态为基于当前电流输出持续增加在到达预设参考时刻后被限制，其中，所述目标时刻超出预设时间；即，预设电机在以预设电流下运行预设时间后进行输出电流限制，则计算预设参考时刻对应的参考热积分值，基于所述最大电流至所述当前电流的变化计算参考时刻下电流输出；基于所述参考热积分值和所述参考时刻下电流输出确定是否进行输出降额，以估算目标时刻下扭矩输出。
76.在上述实施方式中，由于在达到预设参考时间后进行输出电流限制，即可以是基于前述当前电流进行分段的输出电流估算，以估算扭矩输出后进行限制，因此将输出的电流/扭矩分为两个部分，一个预设参考时刻前根据电机运行状态进行输出电流估算(此时以参考时刻作为目标时刻)，而后根据该参考时刻下电机运行状态进行估算(此时以参考时刻下电流作为当前电流)。需要说明的是上述根据基于所述参考热积分值和所述参考时刻下电流输出确定是否进行输出降额与上述s600-s622中操作一致，判断参考热积分值、目标热积分值是否超出热积分额定值；参考时刻下电流是否超出额定电流，以根据不同情况进行输出电流估算。
77.基于上述各个步骤，在实际运行过程中，为了便于确定电机运行状态，设定用于表征实时电流的标志位ifag：当i
act
》i
nom
时，为1，否则为0；用于表征目标时刻下热积分的标志位thermflg_t：当therm(t)》thermnom时，为1，否则为0；还有用于表征当前时刻下热积分的标志位thermflg_0：当therm0》thermnorm时，为1，否则为0：
78.具体的，作为示例的，以便进一步清楚描述上述各个进行输出电流估算的步骤：
79.在转速》250rpm；且(标准65℃/实时冷却水温)+(实际冷却液流量/标准流量(如8l/min))+(电机实际温度/电机标准温度(如100℃)》3)；使能扭矩预估功能。
80.假设母排额定电流i
nom
＝100a，最大(峰值)电流i
max
＝200a，峰值持续时间为30s，
初始热积分值therm0＝82500；thermnom＝30*(200*200-100*100)＝900000(对应温度标定所得)，thermmax＝1800000(最大电机温度标定所得)；积分系数设置为1，此时输入电流为150a；
81.具体实施示例1：预估5s，30s，50s时刻的输出扭矩能力；则：
82.therm5＝825000+5*(150*150-100*100)＝887500《thermnorm，thermflg_5＝0；
83.ifag＝1(150a》100a)；因此估测5s后能输出电流为电流最大值，为200a，输出扭矩为对应反算查表值；
84.therm30＝825000+30*(150*150-100*100)＝1200000》thermnorm，thermflg_30＝1；
85.因此估测30s后能输出电流使用上述公式(2)；估算输出电流值为＝200-(200-100)*(1200000-900000)/(1800000-900000)＝166.7a；
86.设扭矩预估值将为150a时的热积分值＝1350000，对应持续的时间(即上述预设参考时间)为42s，即42s后电流限制值比此时电流运行值低，实际运行电流被限制。预先设定将后续降额电流分为2段分别叠加计算，
87.即0～46s，实际电流值仍为150a，
88.此时积分值therm46＝825000+46(150*150-100*100)＝1400000；
89.i
lim_46
＝200-(1400000-900000)/(1800000-900000)*(200-100)＝144.4；
90.46～50s，认为实际电流被限制至144.4，
91.此时积分值therm50＝therm46+4(144.4*144.2-100*100)＝1443405；
92.i
lim_50
＝200-(1443405-900000)/(1800000-900000)*(200-100)＝139.6；故最终电流限制值为139.6。
93.具体实施示例2：电流恢复
94.假设在上述示例1以150a运行30s后，此时热积分值为therm0＝1200000，此时运行电流降为0a，预估10s后的电流值therm10＝therm0+10*(0*0-100*100)＝1100000》thermnom，thermflg_10＝1，i
act
＝0《i
nom
，iflg＝0，此时适用上述公式(1)；输出电流估算值＝200-(200-150)*(1100000-900000)/(1200000-900000)＝166.7a。
95.具体实施示例3：电流恢复过程中降额
96.假设在示例2真实0a运行10s后，此时热积分值为therm0＝1100000，此时运行电流升为150a，预估10s后的电流值；therm10＝therm0+10*(150*150-100*100)＝1225000》thermnom，thermflg_10＝1；i
act
＝150》i
nom
，iflg＝1，此时为上述s622，适用上述公式(3)；由此，可确定输出电流估算值＝166.7-(166.7-150)*(1225000-1100000)/(1800000-1100000)＝164.3a。
97.在本实施方式中，如上述的，在获取输出电流的估算值后，还需要根据预设的电流和扭矩转换公式，以进行输出扭矩估算，因此在上述对目标时刻下扭矩估算的步骤中，还可以根据预设电流和扭矩转换关系采用扭矩替换电流，估算目标时刻下扭矩输出，即在上述各个步骤中，以扭矩替代上述电流，包括但不限于上述实时电流、额定电流等，其操作与上述各个步骤相类似的，具体的实际场景下可直接将电流估算和电流-扭矩转换模块合并为扭矩估算模块，将上述热积分对电机运行状态的影响直接作用在扭矩预估上。
98.本实施方式基于电流产生热量，热量引发温升的实际物理场景进行建模，通过热
积分值预估目标时刻所能输出的电流，继而计算目标时刻所能输出的扭矩。具体的，根据当前热积分值、提前预标定的热积分系数、需要预估的时长t等，计算需要预估时刻的初始热积分值；根据热积分值和电流预处理结果，结合目前实际电流和热积分结果，计算t时刻能够输出的电流值；应用于电机输出扭矩估算，也可应用于电容，母排，模块等一系列因发热而引发的降额的扭矩预估，也从电流限制值查表获取扭矩限制值，也可直接用于扭矩限制，进行电机控制。
99.实施例二：本发明还提供一种电机控制扭矩输出估算装置7，执行实施例一所述的电机控制扭矩输出估算方法，需要说明的，上述估测对象可以是电机，也可以是电机控制器中电机与会影响扭矩输出控制的其他发热单元(电容，母排，模块等)的组合，本实施方式中以仅电机为示例，具体的，参阅图4，包括：
100.获取模块71，用于预先获取估测对象(电机)的额定电流、最大电流，以及(电机)运行产生的热积分额定值，(电机)运行产生的热积分最大值；
101.在该模块下，预先确定(可标定)电机的部分参数如上述的额定电流(i
nom
)、最大电流(i
max
)，电机运行产生的热积分额定值指的是电机以最大电流运行允许的时间对应的热积分(即无需降额允许的热积分值，thermnom)，热积分最大值则是电机以最大电流运行允许的时间后降额输出至额定电流对应的总的热积分(即为最大允许热积分值，thermmax)。
102.预处理模块72，用于接收扭矩估算信号，根据扭矩估算信号获取当前电流并进行预处理；
103.在预处理模块接收扭矩估算信号前，可以通过预先设置扭矩预估使能预判模块进行触发，具体的该模块能够根据电机当前的转速、电压、温度、电流、扭矩、输入指令等一系列信号综合判断是否需要执行后续的扭矩预测功能。
104.计算模块73，用于根据所述当前电流计算当前时刻下热积分，以根据所述当前时刻下热积分、当前电流和预设积分函数估算目标时刻下热积分；
105.具体的，根据当前电流相对额定电流的平方差、预设的积分系数与估算时间段的乘积确定热积分变化量，其中，所述估算时间段为目标时刻相对当前时刻变化的时间段；根据所述当前时刻下热积分和所述热积分变化量确定目标时刻下热积分。
106.处理模块74，用于根据当前电流与额定电流、最大电流的关系，以及当前时刻下热积分、目标时刻下热积分与热积分额定值、热积分最大值的关系确定目标时刻下电机运行状态，以估算目标时刻下扭矩输出。具体的，判断目标时刻下热积分是否超出热积分额定值，若否，则根据最大电流计算目标时刻下的扭矩输出；若是，则根据当前电流和当前时刻下热积分确定电机运行状态，并根据估测对象(电机)运行状态确定是否进行输出降额，以估算目标时刻下扭矩输出。
107.进一步具体的，在处理模块下，若所述当前电流未超出所述额定电流，则确定电机运行状态为切换后恢复输出，基于电机运行状态切换时的电流至所述最大电流的变化估算目标时刻下扭矩输出，若所述当前电流超出所述额定电流，则根据当前时刻下热积分判断电机运行状态是否为输出持续增加，若是，进行输出降额，基于所述最大电流至所述额定电流的变化估算目标时刻下扭矩输出；若否，确定电机运行状态切换为降低输出，基于电机运行状态切换时的电流至所述额定电流的变化估算目标时刻下扭矩输出。
108.基于电流产生热量，热量引发温升的实际物理场景进行建模，通过热积分值预估
目标时刻所能输出的电流，根据当前时刻下热积分值、目标时刻下热积分值、当前电流等相对热积分额定值或电流额定值的变化确定电机运行状态，如实施例一中所述各个电机运行状态，进而针对不同的电机运行状态对目标时刻下扭矩输出进行估算。解决现有无法准确预估扭矩输出能力，电机输出与实际电机状态不匹配的问题。
109.实施例三：本发明还提供一种电机控制器，应用上述实施例二中的电机控制扭矩输出估算装置执行上述实施例一种电机控制扭矩输出估算方法，以输出目标时刻下扭矩输出，以进行电机控制。该电机控制器考虑部件热性能对扭矩/电流限制影响，基于电流产生热量，热量引发温升的实际物理场景进行建模，通过热积分值预估目标时刻下的扭矩输出，使得准确控制电机输出能力，提高电机控制精准度，以应用于不同的实施场景下。
110.应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种电机控制扭矩输出估算方法，其特征在于，包括：预先获取估测对象的额定电流、最大电流，以及运行产生的热积分额定值，运行产生的热积分最大值；接收扭矩估算使能信号，根据所述扭矩估算信号获取当前电流并进行预处理；根据所述当前电流计算当前时刻下热积分，以根据所述当前时刻下热积分、当前电流和预设积分函数预估目标时刻下热积分；根据当前电流与额定电流、最大电流的关系，以及当前时刻下热积分、目标时刻下热积分与热积分额定值、热积分最大值的关系确定目标时刻下估测对象运行状态，以估算目标时刻下扭矩输出。2.根据权利要求1所述的估算方法，其特征在于，所述确定目标时刻下估测对象状态，以估算目标时刻下扭矩输出，包括以下：判断目标时刻下热积分是否超出热积分额定值，若否，则根据最大电流计算目标时刻下的扭矩输出；若是，则根据当前电流和当前时刻下热积分确定估测对象运行状态，并根据运行状态确定是否进行输出降额，以估算目标时刻下扭矩输出。3.根据权利要求2所述的估算方法，其特征在于，所述根据当前电流和当前时刻下热积分确定估测对象运行状态，并根据估测对象运行状态确定是否进行输出降额，以估算目标时刻下扭矩输出，包括：若所述当前电流未超出所述额定电流，当前时刻下热积分超出热积分额定值，则确定运行状态为切换后恢复输出，基于估测对象运行状态切换时的电流至所述最大电流的变化估算目标时刻下扭矩输出；若所述当前电流超出所述额定电流，则根据当前时刻下热积分判断运行状态是否为输出持续增加，若是，则进行输出降额，基于所述最大电流至所述额定电流的变化估算目标时刻下扭矩输出；若否，则确定运行状切换为降低输出，基于运行状态切换时的电流至所述额定电流的变化估算目标时刻下扭矩输出。4.根据权利要求3所述的估算方法，其特征在于：当估测对象运行状态切换为恢复输出时，根据所述目标时刻下热积分相对所述热积分额定值的差值与运行状态切换时对应的热积分相对所述热积分额定值的差值之间的比值确定电流变化速率；当估测对象运行状态为输出持续增加时，根据所述目标时刻下热积分相对所述热积分额定值的差值与所述热积分最大值相对所述热积分额定值的差值之间的比值确定电流变化速率；当估测对象运行状态切换为降低输出时，根据所述目标时刻下热积分相对运行状态切换时的热积分的差值与所述热积分最大值相对运行状态切换时的热积分的差值之间的比值确定电流变化速率。5.根据权利要求4所述的估算方法，其特征在于：当估测对象运行状态为输出持续增加，设到达预设参考时刻后进行输出电流限制，其中，所述目标时刻超出预设时间；计算预设参考时刻对应的参考热积分值，基于所述最大电流至所述当前电流的变化计算参考时刻下电流输出；
基于所述参考热积分值和所述参考时刻下电流输出确定是否进行输出降额，以估算目标时刻下扭矩输出。6.根据权利要求1所述的估算方法，其特征在于，所述根据所述当前时刻下热积分、当前电流和预设积分函数估算目标时刻下热积分，包括：根据当前电流相对额定电流的平方差、预设的积分系数与估算时间段的乘积确定热积分变化量，其中，所述估算时间段为目标时刻相对当前时刻变化的时间段；根据所述当前时刻下热积分和所述热积分变化量确定目标时刻下热积分。7.根据权利要求2所述的估算方法，其特征在于，所述根据最大电流计算目标时刻下的扭矩输出，包括：确定最大电流为目标时刻下的电流输出；根据预设电流和扭矩转换关系计算目标时刻下的扭矩输出。8.根据权利要求2所述的估算方法，其特征在于：根据预设电流和扭矩转换关系采用扭矩替换电流，估算目标时刻下扭矩输出。9.一种电机控制扭矩输出估算装置，其特征在于，包括：获取模块，用于预先获取估测对象的额定电流、最大电流，以及运行产生的热积分额定值，运行产生的热积分最大值；预处理模块，用于接收扭矩估算使能信号，根据扭矩估算信号获取当前电流并进行预处理；计算模块，用于根据所述当前电流计算当前时刻下热积分，以根据所述当前时刻下热积分、当前电流和预设积分函数估算目标时刻下热积分；处理模块，用于根据当前电流与额定电流、最大电流的关系，以及当前时刻下热积分、目标时刻下热积分与热积分额定值、热积分最大值的关系确定目标时刻下估测对象运行状态，以估算目标时刻下扭矩输出。10.一种电机控制器，其特征在于：应用权利要求9所述的电机控制扭矩输出估算装置输出目标时刻下扭矩输出，以进行控制。

技术总结
本发明提供了一种电机控制扭矩输出估算方法、装置及电机控制器，涉及电机控制技术领域，包括：预先获取估测对象的额定电流、最大电流，以及运行产生的热积分额定值，运行产生的热积分最大值；接收扭矩估算信号，根据扭矩估算信号获取当前电流并进行预处理；根据当前电流计算当前时刻下热积分，以根据当前时刻下热积分、当前电流和预设积分函数估算目标时刻下热积分；根据当前电流与额定电流、最大电流的关系，以及当前时刻下热积分、目标时刻下热积分与热积分额定值、热积分最大值的关系确定目标时刻下估测对象运行状态，以估算目标时刻下扭矩输出，解决现有无法准确预估扭矩输出能力，电机输出与实际电机状态不匹配的问题。电机输出与实际电机状态不匹配的问题。电机输出与实际电机状态不匹配的问题。


技术研发人员：常守中 韩娜 包慧创 贺琳瑾 周龙 石松
受保护的技术使用者：臻驱科技（上海）有限公司
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/10/11