CN109649186A - 直流功率估算方法、装置和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种直流功率估算方法、装置和电子设备,其中,该方法包括:接收整车控制器发送的转矩指令;获取电机的DQ轴的电流实际值;根据转矩指令和电流实际值,得到DQ轴的电压给定值;根据电压给定值和电流实际值,得到电机的交流功率;获取电机控制器的直流电压和输出电流;根据直流电压和输出电流,从预设的对照表中确定与直流电压和输出电流相对应的电机控制器的损耗功率;根据电机的交流功率和电机控制器的损耗功率,得到与电机控制器相连的电池的直流功率的估算值。本发明通过对电机控制器产生的现成变量进行估算,得到电池的直流功率估算值,取消了直流电流传感器,节约了电机控制器的使用空间,优化了电机控制器的整体结构布局。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域,尤其是涉及一种直流功率估算方法、装置和电子设备。
背景技术
在电动汽车中,电机控制器MCU(Moter Control Unit)接收整车控制器VCU(Vehicle Control Unit)的通讯指令,将电池的直流电转化为交流电,从而驱动电机的运行,同时,MCU会将自身的运行状态,反馈给VCU,并显示在与VCU相连接的仪表上,MCU反馈的其中一项内容是电池的直流放电功率,用于司机了解当前电池处于放电状态还是充电状态,以及具体的功率值是多少,为了准确测量电池的直流放电功率,常需借助电流传感器实现,电流传感器安装于MCU的进线处,会影响MCU的整体结构布局,造成空间的的浪费。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种直流功率估算方法、装置和电子设备,以节约电机控制器的使用空间,优化电机控制器的整体结构布局。
第一方面,本发明实施例提供了一种直流功率估算方法,其中,包括:接收整车控制器发送的转矩指令;获取电机的DQ轴的电流实际值;根据转矩指令和电流实际值,得到DQ轴的电压给定值;根据电压给定值和电流实际值,得到电机的交流功率;获取电机控制器的直流电压和输出电流;根据直流电压和输出电流,从预设的对照表中确定与直流电压和输出电流相对应的电机控制器的损耗功率;对照表为直流电流和输出电流与电机控制器的损耗功率的对照表;根据电机的交流功率和电机控制器的损耗功率,得到与电机控制器相连的电池的直流功率的估算值。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,获取电机的DQ轴的电流实际值,包括:对电机的三相电流进行采样,得到采样值;对采样值进行Park变换,得到电流实际值。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,根据所述转矩指令和电流实际值,得到DQ轴的电压给定值,包括:根据转矩指令,通过最大转矩电流比控制策略得到DQ轴的电流给定值;将电流给定值与电流实际值进行对比,得到差值;将差值输入至预设的PI调节器,得到电压给定值。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,电流实际值包括D轴电流实际值和Q轴电流实际值;电压给定值包括D轴电压给定值和Q轴电压给定值。
结合第一方面的第三种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,利用下述公式对电流实际值和电压给定值进行计算,得到电机的交流功率:
其中,Pac表示电机的交流功率;表示D轴电压给定值;id表示D轴电流实际值;表示Q轴电压给定值;iq表示Q轴电流实际值。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式,其中,利用下述公式对电机的交流功率和电机控制器的损耗功率进行计算,得到电池的直流功率的估算值:
Pdc=Pac+Ploss;
其中,Pdc表示电池的直流功率的估算值;Pac表示电机的交流功率;Ploss表示电机控制器的损耗功率。
第二方面,本发明实施例还提供一种直流功率估算装置,其中,包括:接收模块,用于接收整车控制器发送的转矩指令;第一获取模块,用于获取电机的DQ轴的电流实际值;第一计算模块,用于根据转矩指令和电流实际值,得到DQ轴的电压给定值;第二计算模块,用于根据电压给定值和电流实际值,得到电机的交流功率;第二获取模块,用于获取电机控制器的直流电压和输出电流;确定模块,用于根据直流电压和输出电流,从预设的对照表中确定与直流电压和输出电流相对应的电机控制器的损耗功率;对照表为直流电流和输出电流与电机控制器的损耗功率的对照表;估算模块,用于根据电机的交流功率和电机控制器的损耗功率,得到与电机控制器相连的电池的直流功率的估算值。
结合第二方面,本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式,其中,第一获取模块包括:采样单元,用于对电机的三相电流进行采样,得到采样值;变换单元,用于对采样值进行Park变换,得到电流实际值。
第三方面,本发明实施例还提供一种电子设备,包括存储器、处理器,存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序,其中,处理器执行计算机程序时实现上述第一方面所述的方法的步骤。
第四方面,本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质,其中,程序代码使处理器执行上述第一方面所述的方法。
本发明实施例带来了以下有益效果:
本发明实施例提供了一种直流功率估算方法、装置和电子设备,其中,该方法包括:接收整车控制器发送的转矩指令;获取电机的DQ轴的电流实际值;根据转矩指令和电流实际值,得到DQ轴的电压给定值;根据电压给定值和电流实际值,得到电机的交流功率;获取电机控制器的直流电压和输出电流;根据直流电压和输出电流,从预设的对照表中确定与直流电压和输出电流相对应的电机控制器的损耗功率;根据电机的交流功率和电机控制器的损耗功率,得到与电机控制器相连的电池的直流功率的估算值。本发明实施例通过对电机控制器产生的现成变量进行估算,得到电池的直流功率估算值,取消了直流电流传感器,节约了电机控制器的使用空间,优化了电机控制器的整体结构布局。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,或者,部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定,或者通过实施本发明的上述技术即可得知。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施方式,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电动汽车***的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种直流功率估算方法的流程图;
图3为本发明实施例提供的另一种直流功率估算方法的流程图;
图4为本发明实施例提供的一种典型电机控制器的控制策略示意图;
图5为本发明实施例提供的一种直流功率估算装置的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
目前,在对电池进行准确的直流功率测量时,通常在电机控制器进线处加一个电流传感器,电流传感器输出和实际电流成比例的模拟信号,送给电机控制器的AD采样引脚,通过AD转换模块进行模数转换,得到电池的直流电流值,通过将该直流电流与直流电压相乘,得到直流功率,然后通过控制器局域网络CAN(Controller Area Network)总线将直流功率传输给整车控制器,如图1所示的电动汽车***的结构示意图,整车控制器再将直流功率传输给仪表,进而控制仪表盘的指针指向与直流功率对应的指针位置处,但是,由于电流传感器常安装在电机控制器的直流铜排上,会影响电机控制器的整体结构布局,造成资源浪费,且增加一个电流传感器,也会增加***的成本,基于此,本发明实施例提供的一种直流功率估算方法、装置和电子设备,可以应用于需要得到直流功率的场景中。
为便于对本实施例进行理解,首先对本发明实施例所公开的一种直流功率估算方法进行详细介绍。
参见图2所示的一种直流功率估算方法的流程图,其中,具体步骤如下:
步骤S202,接收整车控制器发送的转矩指令;
电机在进行工作时,是由电机控制器根据接收到的整车控制器发送的转矩指令,将直流电池的直流电转换为与转矩指令相对应的三相交流电并传输给电机,从而控制电机的工作状态。
步骤S204,获取电机的DQ轴的电流实际值;
对传输给电机的三相交流电流进行采样,得到三相交流电流的采样值,对采样值进行Park变换,将三相交流电流转换为电机的DQ轴的电流实际值,将交流坐标系变换为直流坐标系,DQ轴的电流实际值包括D轴的电流实际值和Q轴的电流实际值。
步骤S206,根据转矩指令和电流实际值,得到DQ轴的电压给定值;
根据接收到的转矩指令,利用最大转矩电流比策略得到DQ轴的电流给定值,最大转矩电流比策略指在满足转矩指令的情况下使电机的DQ轴的电流值最小,这个电流最小值就是电流给定值。
将电流给定值与电流实际值进行对比,即将电流给定值和电流实际值相减,得到差值,将差值的绝对值输入至预设的PI调节器,PI调节器是一种线性控制器,根据电流给定值和电流实际值的差值,将差值的比例和积分通过线性组合得到控制量,即得到DQ轴的电压给定值,电压给定值包括D轴的电压给定值和Q轴的电压给定值。
步骤S208,根据电压给定值和电流实际值,得到电机的交流功率;
步骤S210,获取电机控制器的直流电压和输出电流;
获取电机控制器的直流电压和输出电流,直流电压指的是电池输入给电机控制器的直流电压,输出电流指的是电机控制器将电池输入的直流电流转换成三相交流电流,并将转换后的三相交流电流输出给电机,输出电流即经过转换后输出给电机的三相交流电流。
步骤S212,根据直流电压和输出电流,从预设的对照表中确定与直流电压和输出电流相对应的电机控制器的损耗功率;
对照表为直流电流和输出电流与电机控制器的损耗功率的对照表;
在电机控制器和电机装到电动汽车上之前,在电机台架上先进行离线测试,让电机控制器控制电机进行工作,测量在不同的直流电压和不同的输出电流的情况下,电机控制器的损耗功率是多少,电机控制器的损耗功率主要是IGBT的损耗,包括导通损耗和开关损耗,对于设计完成的电机控制器,损耗功率与电机控制器的直流电压和输出电流正相关,通过给定直流电压和输出电流,便可得到与直流电压和输出电流相对应的损耗功率,采用离线测试得到对照表,然后在线查表的方式可以减少在线使用时损耗功率的计算量,缩短计算时间,实时估算直流功率的效果更好。
步骤S214,根据电机的交流功率和电机控制器的损耗功率,得到与电机控制器相连的电池的直流功率的估算值。
电机控制器输入的是电池的直流功率,输出的是电机的交流功率,电机控制器本身因为IGBT等的存在还会损耗一些功率,所以根据电机的交流功率和电机控制器的损耗功率,便可得到电机的直流功率的估算值。
本发明提供了一种直流功率估算方法,该方法通过接收整车控制器发送的转矩指令;获取电机的DQ轴的电流实际值;根据转矩指令和电流实际值,得到DQ轴的电压给定值;根据电压给定值和电流实际值,得到电机的交流功率;获取电机控制器的直流电压和输出电流;根据直流电压和输出电流,从预设的对照表中确定与直流电压和输出电流相对应的电机控制器的损耗功率;根据电机的交流功率和电机控制器的损耗功率,得到与电机控制器相连的电池的直流功率的估算值。本发明通过对电机控制器产生的现成变量进行估算,得到电池的直流功率估算值,取消了直流电流传感器,节约了电机控制器的使用空间,优化了电机控制器的整体结构布局,也降低了生产成本。
对应于上述发明实施例,本发明实施例还提供了另一种直流功率估算方法的流程图,本发明实施例在上述发明实施例的基础上实现,如图3所示,其中,具体步骤如下:
步骤S302,接收整车控制器发送的转矩指令;
步骤S304,对电机的三相电流进行采样,得到采样值;对采样值进行Park变换,得到电流实际值;
步骤S306,根据转矩指令,通过最大转矩电流比控制策略得到DQ轴的电流给定值;
步骤S308,将电流给定值与电流实际值进行对比,得到差值;
步骤S310,将差值输入至预设的PI调节器,得到电压给定值;
以图4所示的典型电机控制器的控制策略示意图为例对差值的处理过程进行详细说明,首先,接收到整车控制器发送的转矩指令T*,利用最大转矩电流比控制策略,分别得到D轴和Q轴的电流给定值和将D轴的电流给定值和上述采样变换得到的D轴电流实际值id相减,得到差值的绝对值,将差值的绝对值输入至PI调节器,得到D轴的电压给定值Q轴的电压给定值与D轴的电压给定值的处理方法一致,在次不再赘述。
D轴和Q轴的电压给定值通过反Park变换和SVPWM,换算成三相IGBT桥的占空比值,然后变成PWM脉冲信号,发送给IGBT进行驱动,从而产生电机控制器的损耗功率。
反Park变换与Park变换相对,Park变换是将三相交流电转换为DQ轴的直流电,反Park变换就是将DQ轴的直流电转换为三相交流电;SVPWM是指以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准,以逆变器不同开关模式作适当的切换,从而形成PWM脉冲信号,将脉冲信号发送至IGBT,达到控制IGBT的工作状态的目的。
步骤S312,根据电压给定值和电流实际值,得到电机的交流功率;
利用下述公式对电流实际值和电压给定值进行计算,得到电机的交流功率:
其中,Pac表示电机的交流功率;表示D轴电压给定值;id表示D轴电流实际值;表示Q轴电压给定值;iq表示Q轴电流实际值。
步骤S314,获取电机控制器的直流电压和输出电流;
步骤S316,根据直流电压和输出电流,从预设的对照表中确定与直流电压和输出电流相对应的电机控制器的损耗功率;
步骤S318,根据电机的交流功率和电机控制器的损耗功率,得到与电机控制器相连的电池的直流功率的估算值。
利用下述公式对电机的交流功率和电机控制器的损耗功率进行计算,得到电池的直流功率的估算值:
Pdc=Pac+Ploss;
其中,Pdc表示电池的直流功率的估算值;Pac表示电机的交流功率;Ploss表示电机控制器的损耗功率。
本发明实施例通过根据电机的交流功率和电机控制器自身的损耗功率来估算出电池的直流功率,虽然估算的是电池的直流功率,但是也适用于估算直流电流的场合,利用估算得到的直流功率除以直流电压即可得到估算的直流电流,本发明实施例取消了以往使用的直流电流传感器,也不需要增加任何传感器,降低了电机控制器的成本,减小了相关的结构设计,节约了电机控制器的使用空间,提高了电机控制器的空间利用率,利用电机控制器所产生的现成向量便可估算得到电池的直流功率,且利用离线测试得到对照表,再在线查表的方式,减小计算量,缩短计算时间,提高了电池直流功率的测量实时性。
对应于上述发明实施例,本发明实施例还提供了一种直流功率估算装置的结构示意图,如图5所示,其中,包括:
接收模块50,用于接收整车控制器发送的转矩指令;
第一获取模块51,用于获取电机的DQ轴的电流实际值;
第一计算模块52,用于根据转矩指令和电流实际值,得到DQ轴的电压给定值;
第二计算模块53,用于根据电压给定值和电流实际值,得到电机的交流功率;
第二获取模块54,用于获取电机控制器的直流电压和输出电流;
确定模块55,用于根据直流电压和输出电流,从预设的对照表中确定与直流电压和所述输出电流相对应的电机控制器的损耗功率;对照表为直流电流和输出电流与电机控制器的损耗功率的对照表;
估算模块56,用于根据电机的交流功率和电机控制器的损耗功率,得到与电机控制器相连的电池的直流功率的估算值。
上述第一获取模块还包括:采样单元,用于对电机的三相电流进行采样,得到采样值;变换单元,用于对采样值进行Park变换,得到电流实际值。
本发明实施例通过对电机控制器产生的现成变量进行估算,得到电池的直流功率估算值,取消了直流电流传感器,节约了电机控制器的使用空间,优化了电机控制器的整体结构布局。
本发明实施例提供的直流功率估算装置,与上述实施例提供的直流功率估算方法具有相同的技术特征,所以也能解决相同的技术问题,达到相同的技术效果。
本发明实施例还提供了一种电子设备,如图6所示,电子设备6包括存储器61、处理器62,存储器61中存储有可在处理器62上运行的计算机程序,处理器执行计算机程序时实现上述发明实施例提供的方法的步骤。
参见图6,电子设备还包括:总线63和通信接口64,处理器62、通信接口64和存储器61通过总线63连接;处理器62用于执行存储器61中存储的可执行模块,例如计算机程序。
其中,存储器61可能包含高速随机存取存储器(RAM,Random Access Memory),也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory),例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口64(可以是有线或者无线)实现该***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。
总线63可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图6中仅用一个双向箭头表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中,存储器61用于存储程序,处理器62在接收到执行指令后,执行程序,前述本发明任一实施例所执行的方法可以应用于处理器62中,或者由处理器62实现。
处理器62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62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62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(Digital SignalProcessing,简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,简称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发明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。结合本发明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61,处理器62读取存储器61中的信息,结合其硬件完成上述方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质,程序代码使处理器执行如上述发明实施例所述的方法。
本发明实施例提供的具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质,与上述实施例提供的发明实施例具有相同的技术特征,所以也能解决相同的技术问题,达到相同的技术效果。
本发明实施例所提供的计算机程序产品,包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质,程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法,具体实现可参见方法实施例,在此不再赘述。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明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:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种直流功率估算方法,其特征在于,包括:
接收整车控制器发送的转矩指令;
获取电机的DQ轴的电流实际值;
根据所述转矩指令和所述电流实际值,得到所述DQ轴的电压给定值;
根据所述电压给定值和所述电流实际值,得到所述电机的交流功率;
获取电机控制器的直流电压和输出电流;
根据所述直流电压和所述输出电流,从预设的对照表中确定与所述直流电压和所述输出电流相对应的所述电机控制器的损耗功率;所述对照表为所述直流电流和所述输出电流与所述电机控制器的损耗功率的对照表;
根据所述电机的交流功率和所述电机控制器的损耗功率,得到与所述电机控制器相连的电池的直流功率的估算值。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取电机的DQ轴的电流实际值,包括:
对所述电机的三相电流进行采样,得到所述采样值;
对所述采样值进行Park变换,得到所述电流实际值。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述转矩指令和所述电流实际值,得到所述DQ轴的电压给定值,包括:
根据所述转矩指令,通过最大转矩电流比控制策略得到所述DQ轴的电流给定值;
将所述电流给定值与所述电流实际值进行对比,得到差值;
将所述差值输入至预设的PI调节器,得到所述电压给定值。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述电流实际值包括D轴电流实际值和Q轴电流实际值;所述电压给定值包括D轴电压给定值和Q轴电压给定值。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,利用下述公式对所述电流实际值和所述电压给定值进行计算,得到所述电机的交流功率:
其中,Pac表示所述电机的交流功率;表示所述D轴电压给定值;id表示所述D轴电流实际值;表示所述Q轴电压给定值;iq表示所述Q轴电流实际值。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,利用下述公式对所述电机的交流功率和所述电机控制器的损耗功率进行计算,得到所述电池的直流功率的估算值:
Pdc=Pac+Ploss;
其中,Pdc表示所述电池的直流功率的估算值;Pac表示所述电机的交流功率;Ploss表示所述电机控制器的损耗功率。
7.一种直流功率估算装置,其特征在于,包括:
接收模块,用于接收整车控制器发送的转矩指令;
第一获取模块,用于获取电机的DQ轴的电流实际值;
第一计算模块,用于根据所述转矩指令和所述电流实际值,得到所述DQ轴的电压给定值;
第二计算模块,用于根据所述电压给定值和所述电流实际值,得到所述电机的交流功率;
第二获取模块,用于获取电机控制器的直流电压和输出电流;
确定模块,用于根据所述直流电压和所述输出电流,从预设的对照表中确定与所述直流电压和所述输出电流相对应的所述电机控制器的损耗功率;所述对照表为所述直流电流和所述输出电流与所述电机控制器的损耗功率的对照表;
估算模块,用于根据所述电机的交流功率和所述电机控制器的损耗功率,得到与所述电机控制器相连的电池的直流功率的估算值。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述第一获取模块包括:
采样单元,用于对所述电机的三相电流进行采样,得到所述采样值;
变换单元,用于对所述采样值进行Park变换,得到所述电流实际值。
9.一种电子设备,包括存储器、处理器,所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至6任一项所述的方法的步骤。
10.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质,其特征在于,所述程序代码使所述处理器执行所述权利要求1至6任一所述方法。
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