CN108562775B - 一种电动汽车电机控制系统及其电流检测修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车电机控制系统及其电流检测修正方法，由于分压电路的输入端与霍尔电流传感器的供电端口相连，因此，该霍尔电流传感器的电流偏置电压，在系统正常工作之后，经过了基于霍尔电流传感器的供电电压变化的修正，提高了霍尔电流传感器的精度，确保了电机控制电流的稳定性。并且，本方法简单易行、无需高成本投入，并且具有普遍适用性，解决了现有技术的问题。

Description

一种电动汽车电机控制系统及其电流检测修正方法

技术领域

本发明涉及电动汽车驱动技术领域，特别涉及一种电动汽车电机控制系统及其电流检测修正方法。

背景技术

近年来电动汽车技术得到快速发展，大有取代传统燃油车的趋势。与此同时，电动汽车领域普遍存在的低速抖动问题也显得日益突出，严重的影响到电动汽车的使用舒适度。

现有技术中，针对低速抖动的解决方式有很多，比如采用新型控制算法、优化控制参数的方法或者优化电机设计；然而，这些方法虽然可以改善低速抖动问题，但都存在技术难度大、投入成本高及不具有普遍适用性的问题。

发明内容

本发明提供一种电动汽车电机控制系统其电流检测修正方法，以解决现有技术中技术难度大、投入成本高及不具有普遍适用性的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种电动汽车电机控制系统的电流检测修正方法，应用于电动汽车电机控制系统中，所述电机控制系统包括霍尔电流传感器、分压电路及处理器；所述分压电路的输入端与所述霍尔电流传感器的供电端口相连；所述电动汽车电机控制系统的电流检测修正方法包括：

在系统建立低压电之后、正常工作之前，所述处理器采样得到所述分压电路的输出电压初始值和所述霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值；

在系统正常工作之后，所述处理器采样得到所述分压电路的输出电压当前值；

所述处理器计算所述分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量，并根据所述变化量对所述霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值进行修正，得到所述霍尔电流传感器各路修正后的电流偏置电压，以计算得到电机控制电流。

优选的，在系统正常工作之后，所述处理器采样得到所述分压电路的输出电压当前值，包括：

所述处理器按照预设时间间隔对所述分压电路的输出电压进行采样，得到离散的输出电压当前值。

优选的，所述处理器计算所述分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量，包括：

所述处理器实时计算表征所述输出电压当前值与所述输出电压初始值的数字量之间的差值，得到离散的变化量。

优选的，所述处理器计算所述分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量，所采用的公式为：

Δ＝offset_XV₁-offset_XV₀；

其中，Δ为所述变化量，offset_XV₁为表征所述输出电压当前值的数字量，offset_XV₀为表征所述输出电压初始值的数字量。

优选的，所述根据所述变化量对所述霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值进行修正，得到所述霍尔电流传感器各路修正后的电流偏置电压，所采用的公式为：

offset_S₁＝offset_S₀+Δ；

其中，Δ为所述变化量，offset_SV₁为表征所述霍尔电流传感器S路修正后的电流偏置电压的数字量，offset_SV₀为表征所述霍尔电流传感器S路的电流偏置电压初始值的数字量。

一种电动汽车电机控制系统，包括：霍尔电流传感器、分压电路及处理器；所述分压电路的输入端与所述霍尔电流传感器的供电端口相连；所述处理器包括：

采样单元，用于在系统建立低压电之后、正常工作之前，采样得到所述分压电路的输出电压初始值和所述霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值；并在系统正常工作之后，采样得到所述分压电路的输出电压当前值；

计算单元，用于计算所述分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量，并根据所述变化量对所述霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值进行修正，得到所述霍尔电流传感器各路修正后的电流偏置电压，以计算得到电机控制电流。

优选的，所述采样单元用于在系统正常工作之后，采样得到所述分压电路的输出电压当前值时，具体用于：

按照预设时间间隔对所述分压电路的输出电压进行采样，得到离散的输出电压当前值。

优选的，所述计算单元用于计算所述分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量时，具体用于：

实时计算表征所述输出电压当前值与所述输出电压初始值的数字量之间的差值，得到离散的变化量。

优选的，所述计算单元计算所述分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量，所采用的公式为：

Δ＝offset_XV₁-offset_XV₀；

其中，Δ为所述变化量，offset_XV₁为表征所述输出电压当前值的数字量，offset_XV₀为表征所述输出电压初始值的数字量。

优选的，所述计算单元根据所述变化量对所述霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值进行修正，得到所述霍尔电流传感器各路修正后的电流偏置电压，所采用的公式为：

offset_S₁＝offset_S₀+Δ；

其中，Δ为所述变化量，offset_SV₁为表征所述霍尔电流传感器S路修正后的电流偏置电压的数字量，offset_SV₀为表征所述霍尔电流传感器S路的电流偏置电压初始值的数字量。

本发明提供的电动汽车电机控制系统的电流检测修正方法，通过电机控制系统中的处理器，在系统建立低压电之后、正常工作之前，采样得到分压电路的输出电压初始值和霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值；并在系统正常工作之后，采样得到所述分压电路的输出电压当前值；然后计算所述分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量，并根据所述变化量对所述霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值进行修正，得到所述霍尔电流传感器各路修正后的电流偏置电压，以计算得到电机控制电流。由于所述分压电路的输入端与所述霍尔电流传感器的供电端口相连，因此，该霍尔电流传感器各路的电流偏置电压，在系统正常工作之后，都经过了基于所述霍尔电流传感器的供电电压变化的修正，提高了霍尔电流传感器的精度，确保了电机控制电流的稳定性。并且，本方法简单易行、无需高成本投入，并且具有普遍适用性，解决了现有技术的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例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，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的电动汽车电机控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的电动汽车电机控制系统的电流检测修正方法的流程图；

图3是本发明另一实施例提供的电动汽车电机控制系统的另一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

发明人经研究发现，导致车辆抖动的主要原因是力矩波动较大，即力矩控制稳定性差。而控制电流不稳定是造成力矩波动的主要原因。如果电流传感器检测到的电流信号与实际电流信号偏差较大，特别是与实际电流方向相反时，即便通过优化控制参数也不会有明显效果。对于目前采用最普遍的单电源霍尔电流传感器的电机控制器来说，相对于霍尔电流传感器本身以及采样电路的精度，由电流偏置点漂移引起的电流误差绝对是一个更关键因素，其影响在小电流情况下更加明显，如果不能及时获取电流偏置点的实际位置，很可能会出现采样电流方向与实际输出电流不一致的现象。

目前大多数电机控制器电流偏置获取的方法都是在系统低压电建立后，通过DSP(digital signal processing，数字信号处理)等处理器读取电流采样端口采集的数字量作为电流偏置量，然后根据霍尔电流传感器的规格书上的公式来计算实际电流值。由于车辆启动后很难判定电机控制器三相输出线中的电流状态，因此也就不可能再去采集电流偏置量了，所以基本上都是将上电时采集的偏置量固化起来，直到低压掉电为止。

但是通过霍尔电流传感器的规格书可以知道，霍尔电流传感器输出的偏置电压V_offset为其供电电压Vcc的一半，即

因此除非供电电压Vcc保持不变，否则偏置电压V_offset必然会变动。然而随温度等因素的变化，实际情况下电源的供电电压Vcc必然会有一定的漂移。即使漂移量较小，由于控制系统输出的电机控制电流的范围一般都比较大，采用的都是大量程霍尔电流传感器，几个mV的漂移电压都会带来几安培甚至十几安培的电流误差。当电机控制电流较大时，这些误差影响尚不明显，一旦控制系统处于轻载模式，由于输出的电机控制电流很小，这些误差很可能导致霍尔输出越过实际电流零点，从而导致采样电流方向与实际电流方向相反，并进一步导致控制输出力矩与实际需要力矩也相反，此时势必会引起控制环路的不稳定，表现出来就是输出力矩波动较大，车辆抖动严重。

因此，本发明提供一种电动汽车电机控制系统的电流检测修正方法，以解决现有技术中技术难度大、投入成本高及不具有普遍适用性的问题。

该电动汽车电机控制系统的电流检测修正方法，应用于电动汽车电机控制系统中，参见图1，该电机控制系统包括：霍尔电流传感器101、分压电路102及处理器(比如DSP等)103；分压电路102的输入端与霍尔电流传感器101的供电端口相连，分压电路102的输出端与处理器103的AD采样端口相连，霍尔电流传感器101的输出端通过采样电路与处理器103的电流采样端口相连。

具体的，参见图2，该电动汽车电机控制系统的电流检测修正方法包括：

S101、在系统建立低压电之后、正常工作之前，处理器采样得到分压电路的输出电压初始值和霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值；

假设霍尔电流传感器101的供电电压Vcc为5V，通过分压电路102在霍尔供电端口附近将5V通过分压可以得到一个随供电电压Vcc变动的电压信号，比如1.5V，然后将该信号送入处理器103的AD采样端口。

在系统建立低压电之后、正常工作之前，此时的电源供电正常，则先通过处理器103分别采样霍尔电流传感器各路(假设为A相和B相)的电流偏置电压初始值V_{offset_A}和V_{offset_B}以及分压电路102的输出电压初始值1.5V，并将采集到12位的数字量(表征霍尔电流传感器A相的电流偏置电压初始值V_{offset_A}的offset_A₀、表征霍尔电流传感器B相的电流偏置电压初始值V_{offset_B}的offset_B₀以及表征分压电路102的输出电压初始值1.5V的offset_1.5V₀)进行保存，以备后续计算应用。

S102、在系统正常工作之后，处理器采样得到分压电路的输出电压当前值；

优选的，在系统正常工作之后，处理器按照预设时间间隔T_offset对分压电路的输出电压进行采样，即每隔一个预设时间间隔T_offset采集一次1.5V，得到离散的输出电压当前值，并将当前采集到的表征1.5V的12位数字量offset_1.5V₁进行保存，以备后续计算应用。

S103、处理器计算分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量，并根据变化量对霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值进行修正，得到霍尔电流传感器各路修正后的电流偏置电压，以计算得到电机控制电流。

计算该变化量时，优选的，可以通过处理器实时计算表征输出电压当前值与输出电压初始值的数字量之间的差值，得到离散的变化量，所采用的公式为：

Δ＝offset_XV₁-offset_XV₀；

其中，Δ为变化量，offset_XV₁为表征该输出电压当前值的数字量，offset_XV₀为表征该输出电压初始值X(即1.5)的数字量。

然后，再根据该变化量Δ对霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值进行修正，得到霍尔电流传感器各路修正后的电流偏置电压，所采用的公式为：

offset_S₁＝offset_S₀+Δ；

其中，Δ为变化量，offset_SV₁为表征霍尔电流传感器S路(即A相或B相)修正后的电流偏置电压的数字量，offset_SV₀为表征霍尔电流传感器S路的电流偏置电压初始值的数字量。实际应用中，该S也可以代表其他相，根据霍尔电流传感器的具体情况而定，此处仅为一种示例，并不限定于此，视其具体的应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

通过上述过程，则可以减少霍尔电流传感器的实际偏置量与理论偏置量之间的偏差，使其检测电流与实际电流尽量保持一致，从而将因霍尔电流传感器的偏置电压变化导致的电流误差控制在允许的范围内。

综上所述，本实施例提供的该电动汽车电机控制系统的电流检测修正方法，由于分压电路的输入端与霍尔电流传感器的供电端口相连，即通过采集得到霍尔电流传感器的供电电压的变化量，使该霍尔电流传感器各路的电流偏置电压，在系统正常工作之后，都经过了基于霍尔电流传感器的供电电压变化的修正，提高了霍尔电流传感器的精度，确保了电机控制电流的稳定性。本方法不需要复杂的控制算法和电路，也不需要采用更精密的器件，容易实现且几乎不增加成本；同时本方法也适用于大功率变频器、逆变电源等采用单电源供电的霍尔电流传感器的产品，用来校正霍尔电流传感器的偏置电压，从而改善小电流情况下的控制性能，具有普遍适用性。

值得说明的是，现有技术中也存在通过电流标定方法来避免电动汽车低速抖动的方案，但是其只适用于离线校正，无法在线实现；并且，其需要不同温度下的输入电流与反馈电流对应表，数据量巨大，不容易实现；此外，对于不同控制设备的输入电流与反馈电流的对应关系不一样，该方案无法解决。

而本实施例提供的该电动汽车电机控制系统的电流检测修正方法，能够应用于系统正常工作之后，能够在线且实时的避免低速抖动问题的出现；并且，所需数据量小，容易实现；同时，无需区分控制设备的型号或者批次，具有普遍适用性。

本发明另一实施例还提供了一种电动汽车电机控制系统，参见图1，包括：霍尔电流传感器101、分压电路102及处理器(比如DSP等)103；分压电路102的输入端与霍尔电流传感器101的供电端口相连，分压电路102的输出端与处理器103的AD采样端口相连，霍尔电流传感器101的输出端通过采样电路与处理器103的电流采样端口相连。

参见图3，该处理器103包括：

采样单元301，用于在系统建立低压电之后、正常工作之前，采样得到分压电路的输出电压初始值和霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值；并在系统正常工作之后，采样得到分压电路的输出电压当前值；

计算单元302，用于计算分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量，并根据变化量对霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值进行修正，得到霍尔电流传感器各路修正后的电流偏置电压，以计算得到电机控制电流。

优选的，采样单元301用于在系统正常工作之后，采样得到分压电路的输出电压当前值时，具体用于：

按照预设时间间隔对分压电路的输出电压进行采样，得到离散的输出电压当前值。

优选的，计算单元302用于计算分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量时，具体用于：

实时计算表征输出电压当前值与输出电压初始值的数字量之间的差值，得到离散的变化量。

优选的，计算单元302计算分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量，所采用的公式为：

Δ＝offset_XV₁-offset_XV₀；

其中，Δ为变化量，offset_XV₁为表征输出电压当前值的数字量，offset_XV₀为表征输出电压初始值的数字量。

优选的，计算单元302根据变化量对霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值进行修正，得到霍尔电流传感器各路修正后的电流偏置电压，所采用的公式为：

offset_S₁＝offset_S₀+Δ；

其中，Δ为变化量，offset_SV₁为表征霍尔电流传感器S路修正后的电流偏置电压的数字量，offset_SV₀为表征霍尔电流传感器S路的电流偏置电压初始值的数字量。

其余原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是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做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车电机控制系统的电流检测修正方法，其特征在于，应用于电动汽车电机控制系统中，所述电机控制系统包括霍尔电流传感器、分压电路及处理器；所述分压电路的输入端与所述霍尔电流传感器的供电端口相连；所述电动汽车电机控制系统的电流检测修正方法包括：

在系统建立低压电之后、正常工作之前，所述处理器采样得到所述分压电路的输出电压初始值和所述霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值；

在系统正常工作之后，所述处理器采样得到所述分压电路的输出电压当前值；

所述处理器计算所述分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量，并根据所述变化量对所述霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值进行修正，得到所述霍尔电流传感器各路修正后的电流偏置电压，以计算得到电机控制电流，避免采样得到的电机控制电流方向与实际电流方向相反。

2.根据权利要求1所述的电动汽车电机控制系统的电流检测修正方法，其特征在于，在系统正常工作之后，所述处理器采样得到所述分压电路的输出电压当前值，包括：

所述处理器按照预设时间间隔对所述分压电路的输出电压进行采样，得到离散的输出电压当前值。

3.根据权利要求2所述的电动汽车电机控制系统的电流检测修正方法，其特征在于，所述处理器计算所述分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量，包括：

所述处理器实时计算表征所述输出电压当前值与所述输出电压初始值的数字量之间的差值，得到离散的变化量。

4.根据权利要求3所述的电动汽车电机控制系统的电流检测修正方法，其特征在于，所述处理器计算所述分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量，所采用的公式为：

Δ＝offset_XV₁-offset_XV₀；

其中，Δ为所述变化量，offset_XV₁为表征所述输出电压当前值的数字量，offset_XV₀为表征所述输出电压初始值的数字量。

5.根据权利要求4所述的电动汽车电机控制系统的电流检测修正方法，其特征在于，所述根据所述变化量对所述霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值进行修正，得到所述霍尔电流传感器各路修正后的电流偏置电压，所采用的公式为：

offset_S₁＝offset_S₀+Δ；

其中，Δ为所述变化量，offset_SV₁为表征所述霍尔电流传感器S路修正后的电流偏置电压的数字量，offset_SV₀为表征所述霍尔电流传感器S路的电流偏置电压初始值的数字量。

6.一种电动汽车电机控制系统，其特征在于，包括：霍尔电流传感器、分压电路及处理器；所述分压电路的输入端与所述霍尔电流传感器的供电端口相连；所述处理器包括：

采样单元，用于在系统建立低压电之后、正常工作之前，采样得到所述分压电路的输出电压初始值和所述霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值；并在系统正常工作之后，采样得到所述分压电路的输出电压当前值；

计算单元，用于计算所述分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量，并根据所述变化量对所述霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值进行修正，得到所述霍尔电流传感器各路修正后的电流偏置电压，以计算得到电机控制电流，避免采样得到的电机控制电流方向与实际电流方向相反。

7.根据权利要求6所述的电动汽车电机控制系统，其特征在于，所述采样单元用于在系统正常工作之后，采样得到所述分压电路的输出电压当前值时，具体用于：

按照预设时间间隔对所述分压电路的输出电压进行采样，得到离散的输出电压当前值。

8.根据权利要求7所述的电动汽车电机控制系统，其特征在于，所述计算单元用于计算所述分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量时，具体用于：

实时计算表征所述输出电压当前值与所述输出电压初始值的数字量之间的差值，得到离散的变化量。

9.根据权利要求8所述的电动汽车电机控制系统，其特征在于，所述计算单元计算所述分压电路的输出电压在系统正常工作前后的变化量，所采用的公式为：

Δ＝offset_XV₁-offset_XV₀；

其中，Δ为所述变化量，offset_XV₁为表征所述输出电压当前值的数字量，offset_XV₀为表征所述输出电压初始值的数字量。

10.根据权利要求9所述的电动汽车电机控制系统，其特征在于，所述计算单元根据所述变化量对所述霍尔电流传感器各路的电流偏置电压初始值进行修正，得到所述霍尔电流传感器各路修正后的电流偏置电压，所采用的公式为：

offset_S₁＝offset_S₀+Δ；

其中，Δ为所述变化量，offset_SV₁为表征所述霍尔电流传感器S路修正后的电流偏置电压的数字量，offset_SV₀为表征所述霍尔电流传感器S路的电流偏置电压初始值的数字量。

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