具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和2所示，在一个实施例中，提出了一种车用电机的扭矩监控方法，具体可以包括以下步骤：

步骤101、监测电机的转速，并判断电机的转速是否小于预先设定的转速阈值。

其中，电机的转速可以通过速度传感器实时获取。同时，转速阈值可以根据技术人员的经验设置。

步骤1011、如果小于，则基于电机的电流模型，根据电机的电流信号和转子位置信号，计算电机的估算扭矩。

本实施例中，电流模型通过采集主驱电机的驱动相电流信号及电机转子位置信号，然后通过坐标变换，将三相交流电转换成电流矢量及其与电机转子旋转坐标系之间的夹角；再根据主驱电机本身的电感、磁通、极对数、按照电机输出扭矩方程式计算出主驱电机的估算输出电磁扭矩，并结合电机输出轴上面的摩擦力矩，得到最终的电机实际输出扭矩。

步骤1012、如果不小于，则基于电机的功率模型，根据电机矢量控制产生的PWM信号、电机控制器输入的直流母线电压信号和电机的驱动相电流信号，计算电机的估算扭矩。

本实施例中，功率模型通过采集电机矢量控制产生的PWM信号以及电机控制器输入的直流母线电压信号，跟据三相桥臂开关状态以及母线电压重构电机控制器输出的三相交流电压信号，基于此三相交流电压信号和采集到的主驱电机的驱动相电流信号，进行电机控制器输出功率的计算，利用电机控制器的输出功率，计算电机控制器和主驱电机系统的有功功率，再通过重构出的电机控制器及主驱电机系统的有功功率和电机的转速来进行电机实际输出扭矩的计算。

步骤102、计算估算扭矩与电机的请求扭矩的差值，判断差值是否大于预先设定的差值阈值，

其中，请求扭矩可以是汽车的控制器(如汽车整车控制器VCU)输出的指示扭矩。

步骤1021、如果大于，则输出电机发生扭矩违规信号，并触发相应的安全措施；

步骤1022、如果不大于，则输出主控电机扭矩正常信号。

本实施中，使用请求扭矩与实际估算得到的扭矩进行做差计算，判断差值是否超出安全范围，若超出安全范围，则认为发生扭矩违规，并采取相应安全措施；若未超出安全范围，则认为系统运行正常。

本发明通过判断电机转速，采取了电流模型与功率模型相结合的方法进行扭矩估算，即当电机转速低于预先设定的转速阈值时，采用电流模型进行扭矩估算；电流模型通过对扭矩方程进行异构的实现扭矩的准确估算，完全符合功能安全当中软件多样性的要求；当电机转速高于预先设定的转速阈值时，采用功率模型进行扭矩估算；功率模型通过采集输出PWM实现相电压重构，降低了相关电路物料成本及复杂度。因此，保证了在电机整个工作转速范围内都具有很高的扭矩估算精度，即进行扭矩监视部分所使用的电机实际输出转矩始终是精度较高的扭矩值，从而，降低了由于扭矩估算精度不高导致的误触发关断的工况的发生。从而在保证安全的同时，进一步提升用户的驾乘体验。

在一些实施中，如图3所示，上述步骤1011可以包括：

步骤1011a、采集主驱电机的驱动相电流信号及电机转子位置信号，并通过坐标变换将三相交流电转换成d轴电流和q轴电流；

其中，通过坐标变换将三相交流电转换成d轴和q轴上扭矩控制的d轴电流和q轴电流，所采用的公式如下：

式中，I_a，I_b，I_c分别表示采集到的U相、V相、W相电流；θ表示电机转子位置；Id和Iq分别表示d轴电流和q轴电流。

步骤1011b、根据d轴电流和q轴电流，计算电流矢量is及电流矢量is与电机转子旋转坐标系之间的夹角δ；

其中，计算电流矢量is所采用的公式如下：

计算电机转子旋转坐标系之间的夹角所采用的公式如下：

δ＝arctan(I_q/I_d)

式中，Is表示电流矢量；Id和Iq分别表示d轴电流和q轴电流；δ表示电流矢量与电机转子旋转坐标系之间的夹角。

步骤1011c、根据电机本身的电感、磁通、极对数、按照电机输出扭矩方程式计算出电机的估算输出电磁扭矩；

其中，电机输出扭矩方程式如下：

式中，p表示电机极对数，λ_m表示电机转子磁通，L_d和L_q分别表示电机d、q轴电感，T_ele表示电机的估算输出电磁扭矩。

步骤1011d、根据电磁扭矩和电机输出轴上面的摩擦力矩，计算电机的估算扭矩。

其中，电磁扭矩结合电机输出轴上面的摩擦力矩，采用如下公式得到电机的估算扭矩：

式中，Tmech表示最终结合电磁扭矩和摩擦力矩计算得到的电机的估算扭矩；

电机输出轴上面的摩擦力矩，是根据如下关系得到：

T_fri＝f(ω)

式中，电机输出轴上的摩擦力矩是根据与电机转速相关的函数关系得到的。

在一些实施中，如图4所示，上述步骤1012可以包括：

步骤1012a、采集电机矢量控制产生的PWM信号以及电机控制器输入的直流母线电压信号；

步骤1012b、根据三相桥臂开关状态以及母线电压重构电机控制器输出的三相交流电压信号；

其中，采用如下公式，根据三相桥臂开关状态以及母线电压重构电机控制器输出的三相交流电压信号：

式中，S₁、S₂、S₃分别表示一个周期Ts内上半桥三个功率管给定的瞬时相电压占空比；Vdc表示直流母线上的电压；U_an、U_bn、U_cn分别表示重构出的U相、V相、W相电压。

步骤1012c、根据三相交流电压信号和电机的驱动相电流信号，计算电机电机控制器的输出功率；

其中，基于三相交流电压信号和采集到的主驱电机的驱动相电流信号，进行电机控制器输出功率的计算，是根据如下公式：

P_int＝U_an·I_a+U_bn·I_b+U_cn·I_cP_Int＝U_an·I_a+U_bn·I_b+U_cn·I_c

式中，U_an、U_bn、U_cn分别表示重构出的U相、V相、W相电压；I_a、I_b、I_c分别表示采集到的主驱电机的U相、V相、W相电流；P_int表示计算得到的电机控制器输出功率。

步骤1012c、根据输出功率，计算电机控制器和电机的有功功率；

步骤1012d、根据所述电机控制器和所述电机的有功功率和所述电机的转速，计算所述电机的估算扭矩。

其中，进行电动机扭矩的计算，采用如下公式得到主驱电机的实际输出扭矩：

T_mech＝P_intη/ω

式中，P_int表示计算得到的电机控制器输出功率；η电机控制器与电机系统的系统效率；ω表示电机转速。

如图5所示，在一个实施例中，提供了一种车用电机的扭矩监控装置，该扭矩监控装置可以包括：

电机转速监控单元，用于监测电机的转速，并判断电机的转速是否小于预先设定的转速阈值；

第一扭矩计算单元，用于如果电机的转速小于转速阈值，则基于电机的电流模型，根据电机的电流信号和转子位置信号，计算电机的估算扭矩；

第二扭矩计算单元，用于如果电机的转速不小于转速阈值，则基于电机的功率模型，根据电机矢量控制产生的PWM信号、电机控制器输入的直流母线电压信号和电机的驱动相电流信号，计算电机的估算扭矩；

扭矩安全判断单元，用于计算估算扭矩与电机的请求扭矩的差值，判断差值是否大于预先设定的差值阈值，

如果大于，则输出电机发生扭矩违规信号，并触发相应的安全措施；

如果不大于，则输出主控电机扭矩正常信号。

在一个实施例中，提出了一种汽车，该汽车包括处理器，存储器，存储于存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现：监测电机的转速，并判断电机的转速是否小于预先设定的转速阈值，如果小于，则基于电机的电流模型，根据电机的电流信号和转子位置信号，计算电机的估算扭矩；如果不小于，则基于电机的功率模型，根据电机矢量控制产生的PWM信号、电机控制器输入的直流母线电压信号和电机的驱动相电流信号，计算电机的估算扭矩；计算估算扭矩与电机的请求扭矩的差值，判断差值是否大于预先设定的差值阈值，如果大于，则输出电机发生扭矩违规信号，并触发相应的安全措施；如果不大于，则输出主控电机扭矩正常信号。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，前述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)等非易失性存储介质，或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。