CN103166567A - 用于补偿电流传感器的偏差的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于补偿电流传感器的偏差的装置和方法,所述电流传感器检测由用于电动机的PWM(脉冲宽度调制)控制的逆变器所供应的电动机电流,该装置包括:电流控制器,其向逆变器提供基于由电流传感器所检测的电动机电流而产生的PWM信号,响应于电动机的PWM控制的存在和不存在而使用由电流传感器检测的电动机电流来计算偏差,或对由电流传感器检测的电动机电流进行偏差补偿。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于补偿电流传感器的偏差的方法,并且更特别地涉及这样一种用于补偿电流传感器的偏差的方法:其被配置为用于电流传感器,所述电流传感器检测在混合动力电动车辆(HEV)和电动车辆(EV)驱动动力源的电动机中流动的电流。
背景技术
在此背景技术部分所公开的信息仅用于增强对于本发明的一般背景技术的理解,而不应被认为是承认或任何形式的暗示此信息构成对于本领域技术人员来说是已知的现有技术。
近年来,在以减少CO2的排放为目标的防止全球变暖和空气污染的尝试中,混合动力电动车辆(HEV)和电动车辆(EV)作为环保型车辆获得了极大的关注。
HEV除了具有传统发动机作为动力供应源以外,还装配有由电驱动的电动机。更具体地,HEV的供电系统包括将驱动电力供应给驱动电动机的主电池(高电压电池)、BMS(电池管理系统)、提供驱动电力给其他车辆电子器材的副电池(低电压电池)以及电子设备的主机。
逆变器可以用作电池和电动机之间的媒介。也就是说,逆变器将由主电池(高压电池)产生的高DC(直流)电压转换为AC(交流)信号以控制电动机。也就是说,HEV装配有作为供电电源的DC电源、逆变器以及由逆变器驱动的电动机。
在HEV或EV中,MCU(电动机控制单元)基于电动机的输出转矩的检测值以及在电动机中流动的电动机电流的检测值来精确地控制电动机。同时,由电流传感器检测到的电动机电流与电动机中实际流动的电流有着预定的差值,其被称为电流传感器的偏差。电流传感器的偏差是操作电流传感器所必需的电流中的一个非常小的量,并且由电流传感器检测到的电动机电流实际上包括电动机中流动的电流和偏差,这样使得偏差可以由电流传感器检测的电动机电流来补偿。
如果将未补偿偏差的电动机电流提供给MCU,由电流传感器检测到的电流和电动机中流动的实际电流之间的误差会引起电动机输出转矩的脉动,从而使整个系统不稳定。一般来说,作为防止该现象的一种手段,在电动机初始驱动时偏差被预先确定,并且偏差被补偿到由电流传感器检测到的电流。
同时,电流传感器的偏差通常会因外部噪声、老化、环境温度变化以及电流传感器的耗损而变化。因此,在初始驱动时的恒定偏差补偿会不可避免地导致由电流传感器检测到的电动机电流和实际电动机电流之间的误差的产生,从而产生脉动和不稳定的电动机控制。此外,如果整个系统(EV)的机械共振点和输出转矩的脉动频率同时存在,则自然整个系统随着时间的推移会存在不稳定的弊病。
发明内容
本部分提供了本发明的一般性概括,而不作为其全部范围或其所有特征的全面公开。
本发明的示例性方案旨在从实质上至少解决前述问题和/或缺点,并至少提供以下优点。因此,本发明的一个方案提供了一种用于补偿电流传感器的偏差的装置及其方法,其被配置为通过连续重新计算电流传感器的偏差来实现适当的偏差补偿。
然而,应当强调的是,本发明并不局限于如上文所阐述的特定发明。应当理解的是,本领域的技术人员可以理解其他未在此处提及的技术主题。
在本发明的一个总体方案中,提供了一种用于补偿电流传感器的偏差的装置,所述电流传感器检测由用于电动机的PWM(脉冲宽度调制)控制的逆变器所供应的电动机电流,所述装置包括:电流控制器,其向所述逆变器提供基于由所述电流传感器检测的电动机电流而产生的PWM信号,响应于电动机的PWM控制的存在和不存在而使用由所述电流传感器检测的电动机电流来计算偏差,或对由所述电流传感器检测的电动机电流进行偏差补偿。
在一些示例性的实施例中,在电动机的PWM控制中断的情况下,所述电流控制器可通过使用电动机电流来计算所述偏差。
在一些示例性的实施例中,在电动机的PWM控制执行的情况下,所述电流控制器可对由所述电流传感器检测的电动机电流进行偏差补偿。
在一些示例性的实施例中,在电动机的PWM控制中断的情况下,所述电流控制器可将电动机电流的电流值计算为偏差。
在本发明的另一个总体方案中,提供了一种用于补偿电流传感器的偏差的方法,所述电流传感器检测由用于电动机的PWM(脉冲宽度调制)控制的逆变器所供应的电动机电流,所述方法包括:判定是否执行所述电动机的PWM控制;以及作为判定结果,执行由电流传感器检测的电动机电流的偏差计算或偏差补偿。
在一些示例性的实施例中,作为判定结果执行由所述电流传感器检测的电动机电流的偏差计算或偏差补偿的步骤可包括:在所述电动机的PWM控制中断的情况下,通过使用由所述电流传感器检测的电动机电流计算偏差。
在一些示例性的实施例中,作为判定结果执行由所述电流传感器检测的电动机电流的偏差计算或偏差补偿的步骤可包括:在连续执行所述电动机的PWM控制的情况下,对由所述电流传感器检测的电动机电流执行偏差补偿。
在一些示例性的实施例中,在所述电动机的PWM控制中断的情况下,可将所述电动机电流的电流值计算为偏差。
在一些示例性实施例中,所述方法可进一步包括:在所述电动机的PWM控制连续执行的情况下,向所述逆变器提供PWM信号,所述PWM信号由偏差补偿后的电动机电流产生。
用于补偿电流传感器的偏差的装置和方法所具有的有益效果是:通过连续地判定电动机的电流供应,在电动机的电流供应中断的情况下,通过基于由电流传感器检测的电流而频繁地重新计算电流传感器的偏差,能够实现对由电流传感器检测的电流进行适当的偏差补偿。
本发明的其他示例性方案、优点以及显著特征将通过下文的详细描述对于本领域的普通技术人员变得更加显而易见,结合附图,下文的详细描述公开了本发明的示例性实施例。
本发明的上述以及其它特征将在下文中进行讨论。
附图说明
现在将结合在附图中示出的本发明特定示例性实施例而对本发明的上述以及其他特征进行详细描述,这些附图在下文中仅以图示的方式给出,因此不作为对本发明的限定,其中:
图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于补偿电流传感器的偏差的装置的框图;以及
图2示出了根据本发明的示例性实施例的用于补偿电流传感器的偏差的方法的流程图。
本发明另外的优点、目的以及特征将部分在随后的说明书中阐述,并且在对下文审查时对于本领域技术人员来说部分将变得显而易见或者可以从对本发明的实践中得知。本发明的目的以及其他优点可通过在书面的说明书和其权利要求书以及附图中所特别指出的结构而实现和得到。
应该理解的是,本发明的前述概括说明以及下文的详细说明是示例性的和阐释性的,并且旨在提供对如要求保护的本发明的进一步解释。
具体实施方式
在下文中,将结合附图对本发明的示例性实施例进行详细描述。
在描述本发明时,可省略对于本领域已知的构造或过程的详细说明,以避免因关于这些已知的构造和功能的不必要细节而模糊本领域技术人员对于本发明的理解。因此,在说明书和权利要求书中使用的特定术语或词汇的含义不应当限于文字上的或一般使用的意义,而是应当依据用户或操作者的意图和惯例用法而进行解释或不同。因此,特定术语或词汇的定义应该基于整个说明书的内容。
词尾“模块”、“单元”以及“部件(part)”可被用于元件以便于本发明。可不给予词尾本身重要的意义或作用,应当理解的是,“模块”、“单元”以及“部件”可以一起使用或交替使用。也就是说,在说明书中描述的术语“件(-er)”、“器(-or)”、“部件”以及“模块”,指的是用于处理至少一个功能和操作的单元,并可以通过硬件组件或软件组件及其组合来实现。
如在此所使用的,“示例性”仅意图表示举例的意思,而不表示最好的意思。还应当了解的是,为了简化和便于理解的目的,这里描述的特征、层和/或元件图示有相对于彼此的具体尺寸和/或方向,而实际的尺寸和/或方向可与所图示的基本上不同。就是说,在附图中,为清晰起见可以扩大或缩小层、区域和/或其它元件的尺寸和相对尺寸。在全文中相似的附图标记表示相似的元件并且将省略彼此相同的说明。
此处所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的,并不旨在限制总体的发明构想。如这里所使用的,单数形式的“一(a)”、“一(an)”和“这个(the)”也意味着包括复数形式,除非上下文另外明确地指明。
除非另外特殊说明,否则从下面的论述中可以清楚地看出,应该理解的是,在整个说明书中使用诸如“处理”、“运算(computing)”、“计算(calculating)”、“判定”等类似的术语的论述,指的是计算机或计算系统或类似电子计算设备的动作和/或处理,其将被表示为计算系统的寄存器和/或存储器内的物理(诸如电子)量的数据操作和/或转换为其他数据,该其他数据类似地被表示为计算系统的存储器、寄存器或其它这种信息存储器、传输或显示设备内的物理量。
可以理解的是,当元件涉及“连接”或“联接”到另一元件时,其可直接地连接或联接到其他元件或者可存在中间元件。相反,当元件涉及“直接地连接”或“直接地联接”到另一元件时,则不存在中间元件。
图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于补偿电流传感器的偏差的装置的框图。
参照图1,根据本发明的示例性实施例的用于补偿电流传感器的偏差的装置包括逆变器110、电流传感器120和电流控制器130,其中电流控制器130可以是形成用于控制电动机的MCU(电动机控制单元)的元件之一。
同时,虽然图1仅示出了与驱动电动机M有关的示意性结构来阐释用于补偿电流传感器的偏差的装置,但是对于本领域技术人员来说显而易见的是,该装置包括如在将电动机M用作动力供应源的HEV和EV中所使用的更多元件。
逆变器110用于通过将DC(直流)电力转换为AC(交流)电力来给电动机M供应驱动电流,并且响应于从电流控制器130供应的PWM信号来对电动机M进行PWM控制。即,逆变器110的功能是,响应于从电流控制器130接收的PWM信号而切换构造在逆变器110处的多个晶体管并且将DC电力转换成AC电力,其中AC电流被供应给电动机M并且电动机M是PWM控制。此时,PWM控制意味着响应于PWM信号而控制供应给电动机M的电动机电流,其中电动机电流是指电动机M中流动的电流。
电流传感器120用于检测供应给电动机M的电流,即,电动机电流。电流传感器120被构造在逆变器110和电动机M的三相接线上,以检测各相的电流和向电流控制器130反馈电流。如果对电动机M连续地执行PWM控制,则电流控制器130判定电动机M的PWM控制,并且对从电流传感器120检测并返回的电动机电流进行偏差补偿。此时,偏差的计算将在后面描述。
电流控制器130用来基于偏差补偿后的电动机电流而产生PWM信号用于控制装配在逆变器110处的多个晶体管的切换,并且用来将所产生的PWM信号输出到逆变器110。
同时,如果电动机M的PWM控制中断,则电流控制器130判定电动机M的PWM控制,并且基于由电流传感器120检测并返回的电动机电流而计算偏差。
此时,电动机的PWM控制的中断是指,例如,在启动电动车辆的初始检查过程中电动车辆不动的情况、发生安全故障的情况以及发生动力锁止(power latch)的情况。因此,电动机M的PWM控制的中断对应于逆变器110不驱动电动机M时的电动机电流在理论上为零(0)的情况。
也就是说,如果不管由电流传感器120检测到的电动机电流必须是零(0)的事实,只要电动机M的PWM控制被中断并且如果电动机电流具有预定的电流值,则将预定的电流值计算为偏差。电流控制器130存储所计算出的偏差,并且如果电动机M的PWM控制重新开始,则电流控制器130根据所存储的偏差而对电动机电流进行偏差补偿以产生PWM信号。
从前述可知,如果电动机M的PWM控制被中断,则根据本发明的示例性实施例的用于补偿电流传感器的偏差的装置,能够基于通过频繁地或者每隔预定周期重新计算偏差的适当电动机电流来执行电动机控制,而不是恒定地补偿在初始驱动电动机M时预先确定的偏差。
图2是示出了根据本发明的示例性实施例的用于补偿电流传感器的偏差的方法的流程图。
在对电动车辆执行初始驱动的情况下(即,在电动车辆被启动的情况下),电动机M、逆变器110、电流传感器120和电流控制器(即,MCU)130的驱动被启动(S210)。
在逆变器110和电动机M的初始驱动被启动的情况下,电流传感器120检测电动机M中流动的电流,并把检测到的电流返回到电流控制器130。电流控制器130从由电流传感器120检测的电动机电流中计算偏差(S220)。
接下来,电流控制器130连续地判定电动机M的PWM控制是否被执行(S230)。也就是说,电流控制器130判定逆变器110是否供应用于驱动电动机M的电动机电流。该判定可每隔预定的时间间隔而周期性地实现,或可以以任意时间周期而频繁地实现。
作为步骤S230的判定结果,如果判定电动机M的PWM控制被执行,则电流控制器130根据由S220计算出的偏差而对由电流传感器120检测出的电动机电流进行偏差补偿(S240)。偏差可具有正(+)值或负(-)值,并且偏差补偿可以通过将偏差加到由电流传感器120检测出的电动机电流,或从由电流传感器120检测出的电动机电流中减去偏差来实现。
在完成对电动机电流的偏差补偿的情况下,电流控制器130基于在S240中偏差补偿后的电动机电流而产生PWM信号(S250),并将产生的PWM信号输出给逆变器110,从而把电动机电流(AC信号)供应给电动机M(S260)。
同时,作为S230的判定结果,如果判定没有执行电动机M的PWM控制,则流程返回到S220,其中电流控制器130从由电流传感器120检测到的电动机电流中计算新的偏差。
此时,此种情况是电动机M的PWM控制被中断并且电动机M中流动的电动机电流必须是零(0)的情况,但是如果从电流传感器120输出具有预定电流值的电流值(不为零),则将此时的电流值计算为新的偏差。也就是说,根据诸如外部噪声、老化、环境温度变化等的偏差变化来计算新的偏差。如果产生如此描述的新的偏差,则电流控制器130重复地执行步骤S230到S260以稳定地控制电动机M。
然而,根据本发明的用于补偿电流传感器的偏差的上述装置和方法可以不同的形式实施,并且不应被解释为限于此处所阐述的实施例。因此,旨在本发明的实施例可覆盖本发明的修改和变型,只要它们落在附加的权利要求及其等同内容的范围内。
虽然特定的特征或方案可以在有关的多个实施例中公开,但是如同所期望的那样,这些特征或方案可选择性地与其他实施例的一个以上其他特征和/或方案相组合。
根据本发明的用于补偿电流传感器的偏差的上述装置和方法具有的工业实用性在于,通过连续地判定电动机的电流供应,在电动机的电流供应中断的情况下,通过基于由电流传感器检测到的电流而频繁地重新计算电流传感器的偏差,能够实现对由电流传感器检测的电流进行适当的偏差补偿。
Claims (9)
1.一种用于补偿电流传感器的偏差的装置,所述电流传感器检测由用于电动机的PWM控制的逆变器供应的电动机电流,所述装置包括:电流控制器,其向所述逆变器提供基于由所述电流传感器检测的电动机电流而产生的PWM信号,响应于电动机的PWM控制的存在和不存在而使用由所述电流传感器检测的电动机电流来计算偏差,或对由所述电流传感器检测的电动机电流进行偏差补偿。
2.根据权利要求1所述的装置,其中在所述电动机的PWM控制中断的情况下,所述电流控制器通过使用电动机电流计算所述偏差。
3.根据权利要求1所述的装置,其中在所述电动机的PWM控制执行的情况下,所述电流控制器对由所述电流传感器检测的电动机电流进行偏差补偿。
4.根据权利要求2所述的装置,其中在所述电动机的PWM控制中断的情况下,所述电流控制器将电动机电流的电流值计算为偏差。
5.一种用于补偿电流传感器的偏差的方法,所述电流传感器检测由用于电动机的PWM控制的逆变器供应的电动机电流,所述方法包括:判定是否执行所述电动机的PWM控制;以及作为判定结果,执行由所述电流传感器检测的电动机电流的偏差计算或偏差补偿。
6.根据权利要求5的方法,其中作为判定结果执行由所述电流传感器检测的电动机电流的偏差计算或偏差补偿的步骤包括:在所述电动机的PWM控制中断的情况下,通过使用由所述电流传感器检测的电动机电流计算偏差。
7.根据权利要求5的方法,其中作为判定结果执行由所述电流传感器所检测的电动机电流的偏差计算或偏差补偿的步骤包括:在连续执行所述电动机的PWM控制的情况下,对由所述电流传感器检测的电动机电流执行偏差补偿。
8.根据权利要求6的方法,其中在所述电动机的PWM控制中断的情况下,将所述电动机电流的电流值计算为偏差。
9.根据权利要求7的方法,进一步包括:在所述电动机的PWM控制连续执行的情况下,向所述逆变器提供PWM信号,所述PWM信号由偏差补偿后的电动机电流产生。
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