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
【专利摘要】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。
【专利说明】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】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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】
[0005] 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)。
[0006] 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。
[0007] 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。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1示出了传感器和扭矩误差会在其中存在的示例环境。
[0009] 图2示出了传感器和扭矩误差会在其中存在的示例环境。
[0010] 图3A示出了标称传感器输出的示例。
[0011] 图3B示出了受到增益误差影响的传感器输出的示例。
[0012] 图3C示出了受到补偿误差影响的传感器输出的示例。
[0013] 图4示出了用于扭矩误差确定的示例系统。
[0014] 图5示出了用于扭矩误差确定的示例装置。
[0015] 图6示出了用于扭矩误差确定的示例方法。
【具体实施方式】
[0016] 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。
[0017] 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：
[0018] TorijiieAccuracy\ (/〇] =
【权利要求】
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。
【文档编号】B60L15/20GK104290611SQ201410340285
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2013年7月16日
【发明者】王长江, 迈克尔·德格内尔 申请人:福特全球技术公司