用於補償電流傳感器的偏差的裝置和方法

2023-10-19 10:24:07

專利名稱：用於補償電流傳感器的偏差的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於補償電流傳感器的偏差的方法，並且更特別地涉及這樣一種用於補償電流傳感器的偏差的方法:其被配置為用於電流傳感器，所述電流傳感器檢測在混合動力電動車輛(HEV)和電動車輛(EV)驅動動力源的電動機中流動的電流。
背景技術：
在此背景技術部分所公開的信息僅用於增強對於本發明的一般背景技術的理解，而不應被認為是承認或任何形式的暗示此信息構成對於本領域技術人員來說是已知的現有技術。近年來，在以減少CO2的排放為目標的防止全球變暖和空氣汙染的嘗試中，混合動力電動車輛(HEV)和電動車輛(EV)作為環保型車輛獲得了極大的關注。HEV除了具有傳統發動機作為動力供應源以外，還裝配有由電驅動的電動機。更具體地，HEV的供電系統包括將驅動電力供應給驅動電動機的主電池(高電壓電池)、BMS(電池管理系統)、提供驅動電力給其他車輛電子器材的副電池(低電壓電池)以及電子設備的主機。逆變器可以用作電池和電動機之間的媒介。也就是說，逆變器將由主電池(高壓電池)產生的高DC(直流)電壓轉換為AC(交流)信號以控制電動機。也就是說，HEV裝配有作為供電電源的DC電源、逆變器以及由逆變器驅動的電動機。在HEV或EV中，MCU(電動機控制單元)基於電動機的輸出轉矩的檢測值以及在電動機中流動的電動機電流的檢測值來精確地控制電動機。同時，由電流傳感器檢測到的電動機電流與電動機中實際流動的電流有著預定的差值，其被稱為電流傳感器的偏差。電流傳感器的偏差是操作電流傳感器所必需的電流中的一個非常小的量，並且由電流傳感器檢測到的電動機電流實際上包括電動機中流動的電流和偏差，這樣使得偏差可以由電流傳感器檢測的電動機電流來補償。如果將未補償偏差的電動機電流提供給MCU，由電流傳感器檢測到的電流和電動機中流動的實際電流之間的誤差會引起電動機輸出轉矩的脈動，從而使整個系統不穩定。一般來說，作為防止該現象的一種手段，在電動機初始驅動時偏差被預先確定，並且偏差被補償到由電流傳感器檢測到的電流。同時，電流傳感器的偏差通常會因外部噪聲、老化、環境溫度變化以及電流傳感器的耗損而變化。因此，在初始驅動時的恆定偏差補償會不可避免地導致由電流傳感器檢測到的電動機電流和實際電動機電流之間的誤差的產生，從而產生脈動和不穩定的電動機控制。此外，如果整個系統(EV)的機械共振點和輸出轉矩的脈動頻率同時存在，則自然整個系統隨著時間的推移會存在不穩定的弊病。

發明內容
本部分提供了本發明的一般性概括，而不作為其全部範圍或其所有特徵的全面公開。本發明的示例性方案旨在從實質上至少解決前述問題和/或缺點，並至少提供以下優點。因此，本發明的一個方案提供了一種用於補償電流傳感器的偏差的裝置及其方法，其被配置為通過連續重新計算電流傳感器的偏差來實現適當的偏差補償。然而，應當強調的是，本發明並不局限於如上文所闡述的特定發明。應當理解的是，本領域的技術人員可以理解其他未在此處提及的技術主題。在本發明的一個總體方案中，提供了一種用於補償電流傳感器的偏差的裝置，所
述電流傳感器檢測由用於電動機的PWM(脈衝寬度調製)控制的逆變器所供應的電動機電
流，所述裝置包括:電流控制器，其向所述逆變器提供基於由所述電流傳感器檢測的電動
機電流而產生的PWM信號，響應於電動機的PWM控制的存在和不存在而使用由所述電流傳
感器檢測的電動機電流來計算偏差，或對由所述電流傳感器檢測的電動機電流進行偏差補m
\-ΖΧ ο在一些示例性的實施例中，在電動機的PWM控制中斷的情況下，所述電流控制器可通過使用電動機電流來計算所述偏差。在一些示例性的實施例中，在電動機的PWM控制執行的情況下，所述電流控制器可對由所述電流傳感器檢測的電動機電流進行偏差補償。在一些示例性的實施例中，在電動機的PWM控制中斷的情況下，所述電流控制器可將電動機電流的電流值計算為偏差。在本發明的另一個總體方案中，提供了一種用於補償電流傳感器的偏差的方法，所述電流傳感器檢測由用於電動機的PWM(脈衝寬度調製)控制的逆變器所供應的電動機電流，所述方法包括:判定是否執行所述電動機的PWM控制；以及作為判定結果，執行由電流傳感器檢測的電動機電流的偏差計算或偏差補償。在一些示例性的實施例中，作為判定結果執行由所述電流傳感器檢測的電動機電流的偏差計算或偏差補償的步驟可包括:在所述電動機的PWM控制中斷的情況下，通過使用由所述電流傳感器檢測的電動機電流計算偏差。在一些示例性的實施例中，作為判定結果執行由所述電流傳感器檢測的電動機電流的偏差計算或偏差補償的步驟可包括:在連續執行所述電動機的PWM控制的情況下，對由所述電流傳感器檢測的電動機電流執行偏差補償。在一些示例性的實施例中，在所述電動機的PWM控制中斷的情況下，可將所述電動機電流的電流值計算為偏差。在一些示例性實施例中，所述方法可進一步包括:在所述電動機的PWM控制連續執行的情況下，向所述逆變器提供PWM信號，所述PWM信號由偏差補償後的電動機電流產生。用於補償電流傳感器的偏差的裝置和方法所具有的有益效果是:通過連續地判定電動機的電流供應，在電動機的電流供應中斷的情況下，通過基於由電流傳感器檢測的電流而頻繁地重新計算電流傳感器的偏差，能夠實現對由電流傳感器檢測的電流進行適當的偏差補償。本發明的其他示例性方案、優點以及顯著特徵將通過下文的詳細描述對於本領域的普通技術人員變得更加顯而易見，結合附圖，下文的詳細描述公開了本發明的示例性實施例。本發明的上述以及其它特徵將在下文中進行討論。


現在將結合在附圖中示出的本發明特定示例性實施例而對本發明的上述以及其他特徵進行詳細描述，這些附圖在下文中僅以圖示的方式給出，因此不作為對本發明的限定，其中:圖1示出了根據本發明的示例性實施例的用於補償電流傳感器的偏差的裝置的框圖；以及圖2示出了根據本發明的示例性實施例的用於補償電流傳感器的偏差的方法的流程圖。本發明另外的優點、目的以及特徵將部分在隨後的說明書中闡述，並且在對下文審查時對於本領域技術人員來說部分將變得顯而易見或者可以從對本發明的實踐中得知。本發明的目的以及其他優點可通過在書面的說明書和其權利要求書以及附圖中所特別指出的結構而實現和得到。應該理解的是，本發明的前述概括說明以及下文的詳細說明是示例性的和闡釋性的，並且旨在提供對如要求保護的本發明的進一步解釋。
具體實施例方式在下文中，將結合附圖對本發明的示例性實施例進行詳細描述。在描述本發明時，可省略對於本領域已知的構造或過程的詳細說明，以避免因關於這些已知的構造和功能的不必要細節而模糊本領域技術人員對於本發明的理解。因此，在說明書和權利要求書中使用的特定術語或詞彙的含義不應當限於文字上的或一般使用的意義，而是應當依據用戶或操作者的意圖和慣例用法而進行解釋或不同。因此，特定術語或詞彙的定義應該基於整個說明書的內容。詞尾「模塊」、「單元」以及「部件(part) 」可被用於元件以便於本發明。可不給予詞尾本身重要的意義或作用，應當理解的是，「模塊」、「單元」以及「部件」可以一起使用或交替使用。也就是說，在說明書中描述的術語「件(_er)」、「器(_or) 」、「部件」以及「模塊」，指的是用於處理至少一個功能和操作的單元，並可以通過硬體組件或軟體組件及其組合來實現。如在此所使用的，「示例性」僅意圖表示舉例的意思，而不表示最好的意思。還應當了解的是，為了簡化和便於理解的目的，這裡描述的特徵、層和/或元件圖示有相對於彼此的具體尺寸和/或方向，而實際的尺寸和/或方向可與所圖示的基本上不同。就是說，在附圖中，為清晰起見可以擴大或縮小層、區域和/或其它元件的尺寸和相對尺寸。在全文中相似的附圖標記表示相似的元件並且將省略彼此相同的說明。此處所使用的術語僅用於描述特定實施例的目的，並不旨在限制總體的發明構想。如這裡所使用的，單數形式的「一(a)」、「一(an)」和「這個(the) 」也意味著包括複數形式，除非上下文另外明確地指明。除非另外特殊說明，否則從下面的論述中可以清楚地看出，應該理解的是，在整個說明書中使用諸如「處理」、「運算(computing) 」、「計算(calculating) 」、「判定」等類似的術語的論述，指的是計算機或計算系統或類似電子計算設備的動作和/或處理，其將被表示為計算系統的寄存器和/或存儲器內的物理(諸如電子)量的數據操作和/或轉換為其他數據，該其他數據類似地被表示為計算系統的存儲器、寄存器或其它這種信息存儲器、傳輸或顯示設備內的物理量。可以理解的是，當元件涉及「連接」或「聯接」到另一元件時，其可直接地連接或聯接到其他元件或者可存在中間元件。相反，當元件涉及「直接地連接」或「直接地聯接」到另一元件時，則不存在中間元件。圖1示出了根據本發明的示例性實施例的用於補償電流傳感器的偏差的裝置的框圖。參照圖1，根據本發明的示例性實施例的用於補償電流傳感器的偏差的裝置包括逆變器110、電流傳感器120和電流控制器130，其中電流控制器130可以是形成用於控制電動機的MCU (電動機控制單元)的元件之一。同時，雖然圖1僅示出了與驅動電動機M有關的示意性結構來闡釋用於補償電流傳感器的偏差的裝置，但是對於本領域技術人員來說顯而易見的是，該裝置包括如在將電動機M用作動力供應源的HEV和EV中所使用的更多元件。逆變器110用於通過將DC (直流)電力轉換為AC (交流)電力來給電動機M供應驅動電流，並且響應於從電流控制器130供應的PWM信號來對電動機M進行PWM控制。即，逆變器110的功能是，響應於從電流控制器130接收的PWM信號而切換構造在逆變器110處的多個電晶體並且將DC電力轉換成AC電力，其中AC電流被供應給電動機M並且電動機M是PWM控制。此時，PWM控制意味著響應於PWM信號而控制供應給電動機M的電動機電流，其中電動機電流是指電動機M中流動的電流。電流傳感器120用於檢測供應給電動機M的電流，S卩，電動機電流。電流傳感器120被構造在逆變器Iio和電動機M的三相接線上，以檢測各相的電流和向電流控制器130反饋電流。如果對電動機M連續地執行PWM控制，則電流控制器130判定電動機M的PWM控制，並且對從電流傳感器120檢測並返回的電動機電流進行偏差補償。此時，偏差的計算將在後面描述。 電流控制器130用來基於偏差補償後的電動機電流而產生PWM信號用於控制裝配在逆變器110處的多個電晶體的切換，並且用來將所產生的PWM信號輸出到逆變器110。同時，如果電動機M的PWM控制中斷，則電流控制器130判定電動機M的PWM控制，並且基於由電流傳感器120檢測並返回的電動機電流而計算偏差。此時，電動機的PWM控制的中斷是指，例如，在啟動電動車輛的初始檢查過程中電動車輛不動的情況、發生安全故障的情況以及發生動力鎖止(power latch)的情況。因此，電動機M的PWM控制的中斷對應於逆變器110不驅動電動機M時的電動機電流在理論上為零(O)的情況。也就是說，如果不管由電流傳感器120檢測到的電動機電流必須是零(O)的事實，只要電動機M的PWM控制被中斷並且如果電動機電流具有預定的電流值，則將預定的電流值計算為偏差。電流控制器130存儲所計算出的偏差，並且如果電動機M的PWM控制重新開始，則電流控制器130根據所存儲的偏差而對電動機電流進行偏差補償以產生PWM信號。
從前述可知，如果電動機M的PWM控制被中斷，則根據本發明的示例性實施例的用於補償電流傳感器的偏差的裝置，能夠基於通過頻繁地或者每隔預定周期重新計算偏差的適當電動機電流來執行電動機控制，而不是恆定地補償在初始驅動電動機M時預先確定的偏差。圖2是示出了根據本發明的示例性實施例的用於補償電流傳感器的偏差的方法的流程圖。在對電動車輛執行初始驅動的情況下(即，在電動車輛被啟動的情況下)，電動機M、逆變器110、電流傳感器120和電流控制器(S卩，MCU) 130的驅動被啟動(S210)。在逆變器110和電動機M的初始驅動被啟動的情況下，電流傳感器120檢測電動機M中流動的電流，並把檢測到的電流返回到電流控制器130。電流控制器130從由電流傳感器120檢測的電動機電流中計算偏差(S220)。接下來，電流控制器130連續地判定電動機M的PWM控制是否被執行(S230)。也就是說，電流控制器130判定逆變器110是否供應用於驅動電動機M的電動機電流。該判定可每隔預定的時間間隔而周期性地實現，或可以以任意時間周期而頻繁地實現。作為步驟S230的判定結果，如果判定電動機M的PWM控制被執行，則電流控制器130根據由S220計算出的偏差而對由電流傳感器120檢測出的電動機電流進行偏差補償(S240)。偏差可具有正(+)值或負(_)值，並且偏差補償可以通過將偏差加到由電流傳感器120檢測出的電動機電流，或從由電流傳感器120檢測出的電動機電流中減去偏差來實現。在完成對電動機電流的偏差補償的情況下，電流控制器130基於在S240中偏差補償後的電動機電流而產生PWM信號(S250)，並將產生的PWM信號輸出給逆變器110，從而把電動機電流(AC信號)供應給電動機M(S260)。同時，作為S230的判定結果，如果判定沒有執行電動機M的PWM控制，則流程返回到S220，其中電流控制器130從由電流傳感器120檢測到的電動機電流中計算新的偏差。此時，此種情況是電動機M的PWM控制被中斷並且電動機M中流動的電動機電流必須是零(O)的情況，但是如果從電流傳感器120輸出具有預定電流值的電流值(不為零)，則將此時的電流值計算為新的偏差。也就是說，根據諸如外部噪聲、老化、環境溫度變化等的偏差變化來計算新的偏差。如果產生如此描述的新的偏差，則電流控制器130重複地執行步驟S230到S260以穩定地控制電動機M。然而，根據本發明的用於補償電流傳感器的偏差的上述裝置和方法可以不同的形式實施，並且不應被解釋為限於此處所闡述的實施例。因此，旨在本發明的實施例可覆蓋本發明的修改和變型，只要它們落在附加的權利要求及其等同內容的範圍內。雖然特定的特徵或方案可以在有關的多個實施例中公開，但是如同所期望的那樣，這些特徵或方案可選擇性地與其他實施例的一個以上其他特徵和/或方案相組合。根據本發明的用於補償電流傳感器的偏差的上述裝置和方法具有的工業實用性在於，通過連續地判定電動機的電流供應，在電動機的電流供應中斷的情況下，通過基於由電流傳感器檢測到的電流而頻繁地重新計算電流傳感器的偏差，能夠實現對由電流傳感器檢測的電流進行適當的偏差補償。
權利要求
1.一種用於補償電流傳感器的偏差的裝置，所述電流傳感器檢測由用於電動機的PWM控制的逆變器供應的電動機電流，所述裝置包括:電流控制器，其向所述逆變器提供基於由所述電流傳感器檢測的電動機電流而產生的PWM信號，響應於電動機的PWM控制的存在和不存在而使用由所述電流傳感器檢測的電動機電流來計算偏差，或對由所述電流傳感器檢測的電動機電流進行偏差補償。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中在所述電動機的PWM控制中斷的情況下，所述電流控制器通過使用電動機電流計算所述偏差。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中在所述電動機的PWM控制執行的情況下，所述電流控制器對由所述電流傳感器檢測的電動機電流進行偏差補償。
4.根據權利要求2所述的裝置，其中在所述電動機的PWM控制中斷的情況下，所述電流控制器將電動機電流的電流值計算為偏差。
5.一種用於補償電流傳感器的偏差的方法，所述電流傳感器檢測由用於電動機的PWM控制的逆變器供應的電動機電流，所述方法包括:判定是否執行所述電動機的PWM控制；以及作為判定結果，執行由所述電流傳感器檢測的電動機電流的偏差計算或偏差補償。
6.根據權利要求5的方法，其中作為判定結果執行由所述電流傳感器檢測的電動機電流的偏差計算或偏差補償的步驟包括:在所述電動機的PWM控制中斷的情況下，通過使用由所述電流傳感器檢測的電動機電流計算偏差。
7.根據權利要求5的方法，其中作為判定結果執行由所述電流傳感器所檢測的電動機電流的偏差計算或偏差補償的步驟包括:在連續執行所述電動機的PWM控制的情況下，對由所述電流傳感器檢測的電動機電流執行偏差補償。
8.根據權利要求6的方法，其中在所述電動機的PWM控制中斷的情況下，將所述電動機電流的電流值計算為偏差。
9.根據權利要求7的方法，進一步包括:在所述電動機的PWM控制連續執行的情況下，向所述逆變器提供PWM信號，所述PWM信號由偏差補償後的電動機電流產生。
全文摘要
本發明提供了一種用於補償電流傳感器的偏差的裝置和方法，所述電流傳感器檢測由用於電動機的PWM(脈衝寬度調製)控制的逆變器所供應的電動機電流，該裝置包括電流控制器，其向逆變器提供基於由電流傳感器所檢測的電動機電流而產生的PWM信號，響應於電動機的PWM控制的存在和不存在而使用由電流傳感器檢測的電動機電流來計算偏差，或對由電流傳感器檢測的電動機電流進行偏差補償。
文檔編號H02P27/06GK103166567SQ20121059681
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月18日 優先權日2011年12月19日
發明者崔基英 申請人:Ls產電株式會社