CN104290611A - 用于基于电力驱动系统的ipmsm的与电流传感器相关的扭矩误差估计的方法 - Google Patents

Abstract

用于估计电机上的扭矩控制误差的一种方法考虑了电流传感器误差参量的影响。可以实践系统和方法来确定在不会引起无法接受的扭矩误差的情况下可以容忍的最大传感器误差。示例方法使用传感器参量和机器参量来确定电流感测误差、电流控制误差以及扭矩控制误差。确定对于期望的扭矩控制精确度所需的最低的传感器精确度可以在不累及性能的情况下便于在电流反馈控制电气驱动系统中较低成本的传感器的使用。其它的应用可以包括车辆诊断和扭矩误差补偿。

Description

用于基于电力驱动系统的IPMSM的与电流传感器相关的扭矩误差估计的方法

技术领域

本发明总体上涉及用于电气驱动系统的扭矩误差估计，并且更具体地涉及用于估计使用电流传感器误差造成的扭矩控制误差的方法。

背景技术

电气化车辆使用设计为提供具有减少的耗油量的无排放推进同时也提供未影响车辆性能的电气驱动系统。为了给操作者创造令人满意和愉悦的驾驶体验，车辆的电气驱动系统必须在所有的运行状况下可靠地传送所需扭矩。可以使用各种类型的电气驱动控制方法来实现这个目标，包括那些依赖于某些形式的反馈的方法。电流反馈控制系统使用电流传感器提供关于流过电动机定子绕组的电流的反馈信息。可以给配置为控制电流流向电动机的扭矩控制系统提供反馈。当电流传感器精确时，可以提供适当的驱动信号并且扭矩需求可以令人满意。然而，电流传感器上的误差可以产生导致扭矩输出偏差命令扭矩的电流控制误差。虽然在没有对性能产生明显影响的情况下可以容忍某种程度的扭矩偏差，但是显著的偏差会妨碍电气驱动运行。

电气驱动工程师的任务是设计具有足够的扭矩精确度的系统用来在所有运行状态下提供令人满意的车辆性能。对于令人满意的性能所需要的扭矩精确度随着扭矩水平和电动机速度改变。例如，在扭矩低于50Nm时4％的精确度会是足够的，而在扭矩高于50Nm时则需要7％的精确度。虽然扭矩精确度可以取决于多种因素，但传感器精确度在那些使用电流反馈控制技术的系统中是尤其重要的。在许多情况下，制造在所有速度下都表现良好的车辆的需求促使工程师集成高精确度传感器以最小化误差将出现的可能性。由于传感器价格与传感器精确度直接相关，所以电流传感器会很昂贵。过度指定系统所需要的传感器精确度会毫无道理的增加系统成本。不幸的是，迄今仍然没有用于确定期望的扭矩精确度的最低的传感器精确度的系统方法。未能以足够的精确度运行的传感器对车辆性能会有不利影响，同时以过高精确度运行的传感器则不必要地抬高了成本。

虽然一些现有技术系统和方法已经尝试解决与电机扭矩控制相关的各种问题，但是它们未能分离、确定、预测、补偿或使用电流传感器误差对估计的扭矩输出的影响。

发明内容

本发明的系统可以包括处理器，其配置为与扭矩误差估计模块(TEEM)合作以估计由电流感测误差造成的扭矩控制误差。在示例实施例中，TEEM可以包含硬件、软件、固件或它们的某种结合，并可以包括机器参量子模块(MCS)、传感器参量子模块(SCS)、机器运行参数子模块(MOPS)、感测误差确定子模块(SEDS)、电流控制误差确定子模块(CCEDS)以及扭矩误差确定子模块(TEDS)。

本发明的系统可以包含处理器以及永久计算机可读介质，永久计算机可读介质具有在其上编码的用于处理器的指令，当由处理器执行时，指令引起处理器估算由电流感测误差造成的扭矩误差。在示例实施例中，这些指令可以引起处理器在扭矩误差估算中使用电流传感器参量和机器参量。示例系统可以包括存储器，从中可以检索一个或多个传感器参量和/或机器参量以及运行参数。

提出一种方法，其用于确定由电流感测误差造成的扭矩控制误差。示例方法可以包括使用一个或多个电流传感器参量确定电流感测误差，以及使用电流感测误差估计扭矩误差。举例来说，电流传感器参量可以是以传感器增益或传感器补偿的形式。示例方法可以包括使用电流传感器误差确定电流控制误差，以及使用电流控制误差估计扭矩误差。在示例实施例中，方法可以包含接收一个或多个机器参量、接收一个或多个电流传感器参量、接收一个或多个机器运行参数、确定电流传感器误差、确定电流控制误差以及估计扭矩误差。所产生的扭矩误差可以以各种方式使用，包括但不限于，传感器规格(sensor specification)、电气驱动系统设计、车辆诊断、以及扭矩误差补偿。

附图说明

图1示出了传感器和扭矩误差会在其中存在的示例环境。

图2示出了传感器和扭矩误差会在其中存在的示例环境。

图3A示出了标称传感器输出的示例。

图3B示出了受到增益误差影响的传感器输出的示例。

图3C示出了受到补偿误差影响的传感器输出的示例。

图4示出了用于扭矩误差确定的示例系统。

图5示出了用于扭矩误差确定的示例装置。

图6示出了用于扭矩误差确定的示例方法。

具体实施方式

根据需要，在此公开本发明的详细实施例。然而，应当理解的是所讨论的特定实施例仅仅是本发明的描述性的示例，其可以以各种以及选择性的实施例来实践。附图不一定按照比例绘制，并且某些特征可能被夸大、最小化或省略以强调特定组件的细节。因此，在此描述的特定的结构和功能的细节并非被解释为限定，而仅仅是作为用于教导所属技术领域的技术人员多方面地实施本发明的典型的基础。本发明包含电动机扭矩误差估计的各个方面及其各种应用。

可以实践本发明的系统和方法以估计电机系统中的扭矩精确度。虽然以下所讨论的是以电气车辆为背景，但可以预期的是本发明也可以用于非车辆的应用。本发明可以用于电气驱动系统的设计和实施，特别是用于扭矩控制方面。可以实践本发明的方法来以成本效益好的方式获得期望的扭矩精确度。扭矩精确度(Torque accuracy)可以由扭矩偏差与最大扭矩之比限定，通过以下的等式1来表述：

$\mathrm{TorqueAccuracy}[\%]=\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{real}}-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{cmd}}}{{\mathrm{\τ}}_{\max }}\·100\%---\left(1\right)$

其中τ_cmd,τ_real以及τ_max分别代表命令扭矩、延展轴扭矩(developedshaft torque)以及最大扭矩。因此，可以按照扭矩误差(命令扭矩和实际扭矩之间的偏差)和最大扭矩输出表述扭矩精确度。可以实施本发明来确定传感器误差对扭矩误差的影响，也可以按照传感器精确度和扭矩精确度来处理。

现在转向附图，其中在多个附图中同样的附图标记指的是同样的元件，图1示出了示例环境，其中感测误差可以影响扭矩精确度。系统100包括典型地包括在用于电动车辆或混合动力车辆中的电气驱动系统中的组件，例如，储能装置(ESD)102、电力控制单元(PCU)104、电机(EM)106以及一个或多个配置为向PCU104提供电流反馈的电流传感器108。除了电流传感器108之外，可以配置分解器(resolver)109来检测EM106的转动角并将其提供给PCU104。电子控制单元(ECU)110可以配置为从其它传感器(未示出)接收诸如加速器开度以及车轮速度这样的输出，并向PCU104提供运行命令以便可以产生期望的驱动动力和电力。

举例说明，可以以高压电池的形式配置ESD102来提供DC电压。例如，高压电池可以体现为镍金属氢化物电池、锂离子电池等等。PCU104可以配置为从ESD102接收DC能量并提供交流电来驱动EM106。EM106可以配置为作为电动机运行，将电能转化为机械能，该机械能可以提供给车辆中的动力输送系统(未示出)来驱动车辆。同样可以预期的是该EM106可以作为发电机运行，将机械能转化为电能，该电能可以用来为ESD102再充电。虽然在图1中示出的是单个EM106，但可以进一步理解的是示例系统可以包括两个EM，第一个EM配置为作为电动机运行，并且第二个EM配置为作为发电机运行。通过示例的方式，该EM106可以体现为内置式永磁同步电动机IPMSM，其具有三个定子线圈(未示出)和旋转的转子(未示出)。

以举例而非限定的方式，该PCU104可以包括电压转换器112，该电压转换器112配置为提升从ESD102收到的DC电压并向逆变器114提供该提升的电压。可以预期的是，该电压转换器112也可以配置为将逆变器114上的高压能量转换为低压以便于如所属技术领域中已知的那样在再生制动操作过程中为ESD102再充电。该逆变器114可以配置成为三相EM106提供交流电。举例来说，该逆变器114可以通过设置在三个并联相桥臂(phase leg)(未示出)中的多个开关的控制操作向EM106提供三个单独的相电流Iu、Iv、Iw。每个相桥臂可以耦接到EM106的单独的U、V或W线圈。

电动机控制单元(MCU)116可以配置为向逆变器114提供控制信号以驱动其开关，驱动开关的方式为产生EM106所需要的相电流以提供期望的扭矩输出。在示例实施例中，电流传感器108a可以配置为检测相电流Iu并且电流传感器108b可以配置为检测相电流Iv。也可以包括第三传感器108c来感测电流Iw。

图2示出了配置为使用电流反馈和扭矩需求为逆变器114提供控制信号的示例MCU116。举例来说，MCU116可以以微处理器为基础。也称作命令扭矩的扭矩需求τcmd可以通过ECU110提供给MCU116。如所属技术领域的技术人员所公知的那样，可以使用各种方法来产生命令扭矩，但是其总体上由车辆运行状态和期望的车辆速度确定。举例来说，基于响应于要求的车辆速度产生的命令旋转速度与由分解器109输出确定的实际旋转速度之间的差值可以确定命令扭矩。

考虑到命令扭矩τcmd，该MCU116可以产生实现期望的扭矩必要的驱动信号。此外，所属技术领域的技术人员可以以不同的方式实践这个过程。举例来说，可以向映射模块118提供命令扭矩，映射模块118配置为将τcmd映射到预期产生期望扭矩的命令电流中。常常使用与电动机转子一致的2维d-q旋转参考坐标系中描述的电流矢量来执行电动机控制。例如，电流可以按照与沿着直轴(d-轴)的磁通量一致的分量Id以及沿着与磁通量正交的交轴(q-轴)的正交分量Iq进行表达。映射模块118可以确定EM106所需的命令分量I*d和I*q以提供满足命令扭矩的I*s。举例来说，该映射模块118可以包含查找表，其中I*d和I*q的预设值与特定的输出扭矩值相关。

在系统100中，反馈电流用于控制扭矩输出。比对模块122可以配置为比较基于命令扭矩的命令电流I*s和来自EM106的反馈电流。例如，由传感器108取样的反馈电流可以在MCU116上接收。举例来说，该电流传感器108可以向MCU116提供数字化数值。由传感器108检测到的反馈电流是关于基于EM106定子绕组的参考坐标系的而非EM106转子的旋转参考坐标系的。相应地，可以将它们提供给坐标变换模块120，其中可以如所属技术领域内公知的那样执行派克(Park)和克拉克(Clark)变换以向d-q空间转换反馈电流用于磁场定向的电动机控制操作。在这点上，由电流传感器108上的感测误差导致的不精确可以开始起作用。传感器108上的感测误差会造成用于电动机相电流的不精确的反馈值，其在d-q空间中可以相应地转换为不精确的电流矢量。

一旦命令和反馈电流表示在相同的坐标系中，比对模块122可以配置为确定它们之间的差值Δe。如所属技术领域内所公知的那样，可以向电流控制模块124提供这个差值，电流控制模块124可以配置为在d-q空间中提供与对应于Δe的命令电压矢量v*。在这点上，传感器108上的电流感测误差已经包含到命令电压矢量v*中。然后该坐标变换模块126可以使用逆Park和Clark变换来将电压矢量v*转换为定子绕组参考坐标系以提供控制信号Vu、Vv、Vw。在示例实施例中，可以调制控制信号Vu-Vw来为逆变器112的六个开关提供六个单独的驱动信号。在逆变器112上应用该驱动信号引起其产生用于EM106的相电流。

以下等式在模仿与图1和2中所描述并在以上所说明的EM系统类似的EM系统中是有帮助的。以下的等式2是可以用于模仿EM运行的等式：

$\left[\begin{array}{c}\frac{{\mathrm{di}}_q}{\mathrm{dt}}\\ \frac{{\mathrm{di}}_d}{\mathrm{dt}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}-\frac{R_s}{L_q}& -\frac{{\mathrm{\ω}}_e{L}_d}{L_q}\\ \frac{{\mathrm{\ω}}_e{L}_q}{L_d}& -\frac{R_s}{L_d}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{i}_q\\ i_d\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}-\frac{1}{L_q}\\ 0\end{array}\right]\·{\mathrm{\ω}}_e{\mathrm{\λ}}_m+\begin{array}{c}\left[\begin{array}{cc}\frac{1}{L_q}& 0\\ 0& \frac{1}{L_d}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{v}_q\\ v_d\end{array}\right]\end{array}---\left(2\right)$

i_d为d-轴电流

i_q为q-轴电流

R_s为定子电阻

ω_e为转子角速度

L_d为d-轴电感

L_q为q-轴电感

λ_m为机器通量

v_d为d-轴电压

v_q为q-轴电压

以下等式3为可以用于模仿EM系统的电流控制功能的等式，诸如由电流控制器124执行的电流控制功能。

$\left[\begin{array}{c}{v}_q^{*}\\ v_d^{*}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{k}_{\mathrm{pq}}\·I_q^{*}+k_{\mathrm{iq}}\·\underset{0}{\overset{t}{\∫}}{I}_q^{*}\mathrm{d\τ}+k_{\mathrm{pd}}\·{\widehat{\mathrm{\ω}}}_e\·\underset{0}{\overset{t}{\∫}}{I}_d^{*}\mathrm{d\τ}\\ k_{\mathrm{pd}}\·I_d^{*}+k_{\mathrm{id}}\·\underset{0}{\overset{t}{\∫}}{I}_d^{*}\mathrm{d\τ}-k_{\mathrm{pq}}\·{\widehat{\mathrm{\ω}}}_e\underset{0}{\overset{t}{\∫}}{I}_q^{*}\mathrm{d\τ}\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}(k_{\mathrm{pq}}+R_a)\·{\hat{i}}_q+k_{\mathrm{iq}}\·\underset{0}{\overset{t}{\∫}}{\hat{i}}_q\mathrm{d\τ}+k_{\mathrm{pd}}\·{\widehat{\mathrm{\ω}}}_e\·\underset{0}{\overset{t}{\∫}}{\hat{i}}_d\mathrm{d\τ}\\ (k_{\mathrm{pd}}+R_a){\·\hat{i}}_d+k_{\mathrm{id}}\·\underset{0}{\overset{t}{\∫}}{\hat{i}}_d\mathrm{d\τ}-k_{\mathrm{pq}}\·{\widehat{\mathrm{\ω}}}_e\·\underset{0}{\overset{t}{\∫}}{\hat{i}}_q\mathrm{d\τ}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ω}}_e\·{\widehat{\mathrm{\λ}}}_m\\ 0\end{array}\right]---\left(3\right)$

k_pq为比例系数

k_pd为比例系数

k_iq为积分系数

k_id为集成系数

为命令电流

*为命令电流

R_a为有效电阻

为反馈电流

为反馈电流

当使用电流反馈控制扭矩时，电流传感器误差影响包括在Δe的确定和电压命令信号的确定中。然而，关于传感器误差是否不利地影响扭矩输出的问题仍然存在。在没有对车辆性能造成显著影响的情况下可以容忍一定程度的扭矩偏差。由于精确度与成本直接相关，所以有助于确定由电流传感器误差导致的扭矩误差，以便于在精确度和成本之间达到合理的平衡。

会影响电流传感器的精确度的电流传感器的两个主要的参量是其增益和其补偿误差。图3A-3C阐明了增益误差和补偿误差对传感器输出的影响。图3A示出了没有增益或补偿误差的标称电流传感器的图。在这种情况下，当输入电流Iin为零时，输出电压Vout也为零，表明补偿误差为零。此外，范围从–Imax到+Imax的输入电流产生了范围从–Vc到+Vc的输出电压范围，表明传感器增益等于1。图3B描述了传感器补偿误差的示例，而图3C描述了传感器增益误差的示例。如以下所讨论的，本发明的示例实施例可以论证传感器增益和补偿对电气驱动系统的扭矩精确度的影响。

图4示出了用于估计由电流感测误差导致的扭矩误差的示例系统130。该系统130可以包括处理器132、扭矩误差估计模块(TEEM)134以及存储器136。该处理器132可以是计算机、微型计算机、多功能微处理器、专用微处理器或配置为读取和执行编码逻辑并执行所需要的处理功能的任何装置的形式。该TEEM134可以包含硬件、软件、固件及它们的某种组合，并可以配置为与处理器132合作以提供估计的扭矩误差。在示例实施例中，该TEEM134包含永久介质，其中存储了处理器132可执行的逻辑指令。指令可以引起处理器在扭矩误差估计中利用电流传感器参量和机械参量。可以预期的是该TEEM134可以驻留在处理器132上并与其集成在一起，例如如计算机的只读存储器中所记录的那样。作为一种选择，该TEEM134可以是记录有逻辑的可移动存储介质的形式。

存储器136可以配置为存储与传感器和机器运行相关联的各种参数和参量。通过示例而非限定的方式，存储器136可以配置为存储诸如与各种扭矩输出相关联的命令电流值的数据；诸如增益和补偿这样的各种电流传感器参量和/或与EM运行和控制关联的其它参数和参量。举例来说，该存储器136可以包含结构化数据库、只读存储器或只读存储器与随机存取存储器的组合。尽管为说明性目的描述为图3中的单独实体，但应当理解的是，也可以将该存储器136与处理器132或TEEM134集成在一起。

举例来说，该处理器132可以是配置为按照存储在其硬盘驱动器上的编码逻辑指令执行TEEM134的计算机的形式。可以在存储器136上存储运行数据和装置参数并在必要时检索运行数据和装置参数以执行本发明的方法。在可选择的实施例中，处理器132可以是电动车辆上的处理器的形式，诸如MCU上或车辆ECU上的处理器。处理器132可以配置为从存储器136、MCU114、车辆ECU或车辆上的其它传感器或模块中接收运行数据和/或装置参数。例如，处理器132可以配置为通过车辆控制器区域网络(CAN)与车载的其它模块及设备通信。在示例实施例中，该TEEM134可以配置为与包含在扭矩误差确定过程中的其它模块合作，以便可以确定在车辆中的累积的扭矩误差。举例来说，扭矩误差可以用于在车辆中配置为调节扭矩输出的误差补偿系统中。

图4示出了TEEM134的示例实施例。在图4中所描述的示例中，该TEEM134包括机器参量子模块(MCS)140、传感器参数子模块(SPS)142、机器运行参数子模块(MOPS)144、感测参量子模块(SCS)146、电流控制误差确定模块(CCEDS)148以及扭矩误差确定模块(TEDS)150。在示例实施例中，MPS140可以配置为接收机器参量，该机器参量通过操作者提供为用户输入。例如，在与处理器132耦接的显示屏幕或监控器上显示的用户界面可以配置为提示操作者提供一个或多个机器参量。交互界面和触摸屏显示器、按键或键盘或在所属技术领域内公知的接收用户输入的可选择的方式都可以使用。这就允许为特定机器定制扭矩控制误差估计。在示例实施例中，可以从操作者处接收诸如Ld、Lq、P和λm这样的参量。作为一种选择，机器参数可以存储在存储器136中并为MPS142检索机器参数。例如，这些参量可以与特定的识别机器相关联来存储。

SCS142可以配置为确定一个或多个传感器参量。举例来说，SCS140可以配置为接收或测定用于传感器108a和108b的增益和补偿值。通过示例而非限定的方式，增益值和补偿值的范围可以存储在存储器136中。例如，源自传感器测试的经验数据、与传感器类型或精确度等级对应的值的范围、平均值的范围等都可以存储在存储器136中，并且是选择的单独值。在示例实施例中，增益的范围可以从0.95到1.05。补偿可以随传感器的类型变化。例如，对于带有5V单极性电源的电流传感器，补偿的范围可以从-100mV到100mV。

在示例实施例中，MOPS144可以配置为接收、确定、选择或检索诸如工作电流(Is)和电流角γ这样的机器运行参数。在示例实施例中，这些参数的一个或多个值或值的范围可以存储在存储器136中，通过处理器132检索并在MPS140接收。在可选择的实施例中，当在车辆上实践本发明时，可以从耦接到EM的传感器、车辆ECU或另一车载来源接收这些参数。

SEDS146可以配置为确定与一个或多个电流传感器关联的感测误差。在示例实施例中，SEDS146可以配置为使用下列的等式4和5来确定感测误差：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\δ}{\hat{i}}_q\\ \mathrm{\δ}{\hat{i}}_d\end{array}\right]=\mathrm{\δ}{\hat{I}}^{-}\·\left[\begin{array}{c}\sin ({2\mathrm{\θ}}_e+\mathrm{\γ}+\frac{\mathrm{\π}}{3})\\ -\cos ({2\mathrm{\θ}}_e+\mathrm{\γ}+\frac{\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]+{\mathrm{\δ}\hat{I}}^0\·\left[\begin{array}{c}\sin ({\mathrm{\θ}}_e+\mathrm{\β})\\ \cos ({\mathrm{\θ}}_e+\mathrm{\β})\end{array}\right]={\mathrm{\δ}\hat{I}}^{+}\·\left[\begin{array}{c}-\sin (\mathrm{\γ}-\mathrm{\α})\\ -\cos (\mathrm{\γ}-\mathrm{\α})\end{array}\right]---\left(4\right)$

$\mathrm{\δ}{\hat{I}}^{-}=\frac{(k_a-k_b)}{\sqrt{3}}\·I_s$

$\mathrm{\δ}{\hat{I}}^0=\sqrt{I_{a\_\mathrm{off}}^2+{(\frac{1}{\sqrt{3}}{I}_{a\_\mathrm{off}}+\frac{2}{\sqrt{3}}{I}_{b\_\mathrm{off}})}^2}$

$\mathrm{\δ}{\hat{I}}^{+}=\sqrt{{\left(\frac{k_a-k_b}{2\sqrt{3}}\right)}^2+{\left(\frac{k_a+k_b-2}{2}\right)}^2}\·I_s---\left(5\right)$

$\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\frac{\sqrt{3}(k_a+k_b-2)}{(k_a-k_b)},\mathrm{\β}={\tan }^{-1}\frac{\sqrt{3}{I}_{a\_\mathrm{off}}}{I_{a\_\mathrm{off}}+2I_{b\_\mathrm{off}}}$

k_a为传感器108a的增益

k_b为传感器108b的增益

I_{a_off}为传感器108a的补偿

I_{b_off}为传感器108b的补偿

由以上的表达式中可以看出，补偿参量会总体上影响感测误差的DC分量，其在所有的运行状态中都是重要的因素，而增益参量会总体上影响电流感测误差的正序和负序，其在低速时是更加重要的因素。

在示例实施例中，CCEDS148可以配置为使用SEDS146输出以确定由电流感测误差导致的电流控制误差。在示例实施例中，CCEDS148可以配置为使用下列的等式6和7来确定电流控制误差：

γ为机器电流角

θ为转子d-轴的角位置

ω_b为电流控制器带宽

如以上解析式中所看到的，电流控制误差可以取决于诸如增益和补偿这样的传感器参量，但也可以根据诸如机器电流、旋转速度和角位置这样的机器运行参数来变化。

在示例TEEM中，TEDS150可以配置为通过CCEDS148使用电流控制误差确定以确定传感器增益和补偿参量对扭矩控制误差的影响。举例来说，TEDS150可以配置为在其扭矩误差确定中使用以下表达式：

$\mathrm{\δ}{\mathrm{\τ}}_e=\mathrm{\δ}{\mathrm{\τ}}_{e\_\mathrm{DC}}+\mathrm{\δ}{\mathrm{\τ}}_{e\_{\mathrm{\θ}}_e}+\mathrm{\δ}{\mathrm{\τ}}_{e\_2{\mathrm{\θ}}_e}---\left(8\right)$

如表达式(8)所示，扭矩控制误差估计可以包括三个分量：DC分量、以及一阶和二阶波纹分量(ripple component)。TEDS150可以配置为通过下列表达式估计DC分量：

$\mathrm{\δ}{\mathrm{\τ}}_{e\_\mathrm{DC}}=\frac{3P}{2}[{\mathrm{\λ}}_m+(L_d-L_q)\·{\stackrel{\‾}{i}}_d]{\·\mathrm{\δI}}^{+}\·\sin (\mathrm{\γ}-\mathrm{\α})+\frac{3P}{2}(L_d-L_q)\·[{\stackrel{\‾}{i}}_q\·\cos (\mathrm{\γ}-\mathrm{\α})+{\mathrm{\δI}}^{+}\·\sin (\mathrm{\γ}-\mathrm{\α})\cos (\mathrm{\γ}-\mathrm{\α})]\·{\mathrm{\δI}}^{+}---\left(9\right)$

TEDS150可以配置为通过使用下列表达式确定一阶和二阶波纹的振幅：

图6示出了本发明的示例方法160。在框162中，可以在MCS140中接收机器参量。例如，操作者可以通过用户界面屏幕和/或用户输入设备提供诸如Ld、Lq、P和λm这样的EM106的参量作为到TEEM134的用户输入。进一步举例来说，与特定EM相关联的预设参量可以在过程160过程中得到存储和检索。例如，MCS140可以包括指令，这些指令可以被处理器132读取和执行，以从存储器136中检索一个或多个机器参量。

在框164中，可以检索诸如传感器增益和补偿这样的传感器参量。在示例实施例中，用于传感器增益和补偿的预定值的范围可以存储在存储器136中，由处理器132来检索并在SPS142中接收。可以使用各种策略用来检索一个或多个电流传感器的增益和补偿误差。在示例实施例中，可以在方法160的多次迭代中选择预设范围中的随机值来提供代表扭矩误差估计的输出。

在框166中，可以检索机器运行参数。在示例实施例中，运行参数可以包括机器电流Is和机器电流角γ。举例来说，与各种EM106运行状况相关联的Is和γ的不同的值可以存储在存储器136中并通过处理器132提供给MOPS144。在机器参数的检索中可以实践各种策略。如进一步的示例，当本发明的方法在车辆上实践时，EM106上的传感器可以配置为获取机器运行参数，然后可以将其提供给MOPS146。

在框168中，可以确定感测误差。例如，SEDS146可以通过使用等式4和5以及在框162-166中接收的各种参数和参量的值确定与第一和第二电流传感器108a和108b相关联的感测误差。在框170中，可以确定电流控制误差。例如，CCEDS148可以使用来自SEDS146的输出以及等式6和7以确定在d-q空间中表示的电流控制误差。

在框172中，可以估计扭矩控制误差。在示例实施例中，TEDS150可以使用来自CCEDS148的输出以及等式8-11来确定估计的扭矩控制误差。在示例实施例中，扭矩控制误差估计可以作为输出来提供。举例来说，可以在例如耦接到处理器132的显示器上向操作者提供扭矩误差输出。进一步举例来说，可以对累积的扭矩误差、对车辆上的诊断模块或单独或作为分量提供由于传感器误差的扭矩误差，当扭矩误差估计超过了预设阈值时，诊断模块可以配置为显示误差代码。可以进一步预期的是，扭矩控制误差输出可以用于车辆上的扭矩补偿。示例实施例可以进一步包括通过使用由TEDS150、等式1和电机的最大扭矩参量确定的扭矩误差确定扭矩精确度。

举例来说，操作者可以使用估计的扭矩控制误差来确定用于特定的电动机控制应用的电流传感器的最佳类型和/或精确度。最佳化传感器选择允许性能良好又经济的车辆电气驱动系统的设计和实施。本发明可以提供用于评估和描绘传感器精确度和扭矩精确度之间以及传感器精确度和电气驱动性能之间关系的特性的测量方式。举例来说，可以产生扭矩控制误差对增益的曲线以便于可以容易地识别期望的扭矩控制误差或扭矩精确度的最大容忍增益误差。相似地，可以产生随补偿误差而变化的扭矩控制误差的图。本发明可以使用于期望的扭矩精确度的最低要求的传感器精确度的确定成为可能，从而可以避免不必要的高成本传感器的部署。本发明也可以在车辆上提供扭矩误差补偿，和/或对车载诊断模块提供扭矩误差输入。另外，本发明所提供的结果可以用来帮助将电流传感器的数量从3个减少到2个的努力，进一步降低了高性能的电气驱动系统的成本。

为了分离和确定电流感测误差、电流控制误差以及扭矩控制误差，已经推导并提出了最初的解析式。按照诸如增益和补偿这样的电流传感器参量提出了表达各种类型误差的等式。本发明的方法和装置可以配置为实施等式和解析式以估计电流感测误差、电流控制误差以及由于电流传感参量的扭矩控制误差，以便传感参量对这些误差的影响易于观察和辨认。从可以由多种因素导致的总扭矩误差中分离由于传感器误差的扭矩控制误差使用于发电机应用的最佳电流传感器参量的确定成为可能。按照诸如增益和补偿这样的电流传感器参量的电流感测误差、电流控制误差和扭矩控制误差的表达式，以及在那些误差的确定中使用那些等式提供很多在现有技术中未看见的优点和益处。

为说明性的目的各种实施例已在此公开。所属技术领域的技术人员将领会到在没有背离权利要求描述的本发明的精神的情况下的各种修改、增加或减少都是可行的。

Claims (6)

1.一种扭矩误差估计模块(TEEM)，其特征在于，包含：

机器参量子模块(MCS)，其配置为接收与电机相关联的至少一个参量；

传感器参量子模块(SCS)，其配置为接收与至少一个电流传感器相关联的至少一个误差参量；以及

扭矩误差确定子模块(TEDS)，其配置为确定由所述至少一个电流传感器误差参量导致的扭矩误差。

2.如权利要求1所述的TEEM，其特征在于，进一步包含机器运行参数子模块(MOPS)，其配置为接收与所述电机相关联的至少一个运行参数。

3.如权利要求1所述的TEEM，其特征在于，进一步包含感测误差确定子模块(SEDS)，其配置为确定由所述至少一个电流传感器参量导致的电流感测误差。

4.如权利要求1所述的TEEM，其特征在于，进一步包含电流控制误差确定子模块(CCEDS)，其配置为基于所述传感器参量确定电流控制误差。

5.如权利要求1所述的TEEM，其特征在于，TEEM配置为使用用户提供的输入来确定所述扭矩误差。

6.如权利要求1所述的TEEM，其特征在于，包含永久计算机可读介质，该永久计算机可读介质具有在其上编码的计算机程序，引起计算机执行确定由所述电流传感器误差导致的所述扭矩误差的功能。