补偿逆变器的电流传感器偏移的方法和系统与流程

本公开通常涉及补偿逆变器的电流传感器偏移的方法。更具体地，本公开涉及补偿逆变器的电流传感器偏移的方法和系统，该方法和系统能够补偿由于在车辆驾驶和车辆起动中发生的温度变化而引起的电流传感器偏移。

背景技术：

如本领域的技术人员所公知的，用于驱动环境友好型车辆(例如，混合动力车辆或电动车辆)的电动机可以通过具有120°的相位差的三相电流输出机械扭矩，120°的相位差通过配置逆变器的六个开关的通断控制而产生。三相电流是用于确定电动机扭矩的重要因素，并且逆变器的重要作用是控制三相电流。

逆变器需要诸如，直流(DC)链路电压、转子位置或三相电流等信息，以便控制三相电流。用于获得其间的三相电流的三相电流传感器是逆变器的主要部件。

通常，大多数三相电流传感器物理上包括偏移电压(offset voltage)(即，当电流为0A时检测到的电压)，并且电流传感器的偏移电压成为在三相电流控制时使电动机的输出扭矩波动的因素，且成为用于妨碍驾驶性能的元件。因此，为解决这种限制，通常用基于软件的方法来补偿电流传感器的偏移电压。

此外，三相电流传感器具有在温度变化时偏移电压变化的性质。例如，当车辆行驶一定时间时，由于三相电流传感器的温度升高，因此需要不断地监控电流传感器的偏移并且鉴于逆变器的内部结构来补偿偏移。

对于现有的电流传感器偏移补偿方案，在确定值是否是正常偏移之后，执行电流传感器偏移补偿，其中该值是通过在车辆点火开启时(即，在起动逆变器的电流控制之前)逆变器开关的脉冲宽度调制(PWM)控制变为关闭的状态下，使用电流传感器感测的输出电压通过滤波器而获得。

换言之，由于电流传感器偏移通常被测量一次且在点火开启时被补偿，因此不考虑由于补偿之后的连续驱动引起的周围温度的增加而改变的电流传感器偏移。因此，通过电流传感器偏移，在从电动机输出的扭矩中也有可能发生扭矩误差。

扭矩误差分量以具有和电动机的同步旋转频率相同频率的正弦波型呈现，并且该扭矩误差从车辆的角度看呈现为电动机速度波动，对驾驶员造成不便。

上述主体仅旨在增强对本公开的背景的理解，并且不应该被认为是本领域技术人员已知的现有技术。

技术实现要素：

因此，本公开已经考虑了上述问题，并且本公开的目的在于提供补偿逆变器的电流传感器偏移的方法和系统，该方法和系统能够补偿由于在车辆驾驶和车辆起动中发生的温度变化而引起的电流传感器偏移。

根据本公开的实施例，补偿逆变器的电流传感器偏移的方法包括：在车辆起动之后且在执行逆变器的电流控制之前，基于电流传感器的输出值计算电流传感器偏移，电流传感器检测逆变器的输出电流；根据计算的电流传感器偏移，启动逆变器以执行电流控制；确定逆变器是否进入突发模式，同时执行电流控制；以及当确定逆变器进入突发模式时，基于电流传感器的输出值重新计算电流传感器偏移。

电流传感器偏移的计算可以包括：确定电流传感器的输出值是否在预设阈值范围内；以及当电流传感器的输出值在预设阈值范围内时，将电流传感器偏移计算为等于电流传感器的输出值。

电流传感器偏移的计算可以进一步包括：当电流传感器的输出值在阈值范围之外时，确定电流传感器处于故障且不执行逆变器的电流控制。

电流传感器偏移的计算可以包括：确定电流传感器的输出值是否偏离预设上限或预设下限；以及当电流传感器的输出值偏离预设上限或预设下限时，确定电流传感器处于开路故障或短路故障。

确定逆变器是否进入突发模式可以包括：当输入到电流指令映射图的扭矩指令的绝对值小于预设第一阈值，且由从逆变器接收的电流所驱动的电动机的逆磁通值小于预设第二阈值时，确定逆变器进入突发模式。

电流传感器偏移的重新计算可以包括：在逆变器进入突发模式之后，确定电流传感器的输出值是否在预设阈值范围内；以及当电流传感器的输出值在预设阈值范围内时，根据电流传感器的输出更新电流传感器偏移。

电流传感器偏移的重新计算可以进一步包括：在逆变器进入突发模式之后，且在电流传感器的输出值在阈值范围之外时，确定电流传感器处于故障且不执行逆变器的电流控制。

电流传感器偏移的重新计算可以包括：在逆变器进入突发模式之后，确定电流传感器的输出值是否偏离预设上限或预设下限；以及当电流传感器的输出值偏离预设上限或预设下限时，确定电流传感器处于开路故障或短路故障。

此外，根据本公开的实施例，补偿逆变器的电流传感器偏移的方法包括：在车辆起动之后且执行逆变器的电流控制之前，并且当检测逆变器的输出电流的电流传感器的输出在预设阈值范围内时，将电流传感器偏移计算为等于电流传感器输出；根据计算的电流传感器偏移，启动逆变器以执行电流控制；通过比较被输入到应用于逆变器的电流控制的电流指令映射图的扭矩指令的绝对值和预设第一阈值，并且通过比较由从逆变器接收的电流驱动的电动机的逆磁通值和预设第二阈值，从而确定逆变器是否进入突发模式；以及当确定逆变器进入突发模式时，基于电流传感器的输出值重新计算电流传感器偏移。

此外，根据本公开的实施例，补偿逆变器的电流传感器偏移的方法包括：当执行车辆中的逆变器的电流控制同时驱动车辆时，确定逆变器是否进入突发模式；以及当确定逆变器进入突发模式时，基于电流传感器的输出值计算电流传感器偏移。

确定逆变器是否进入突发模式可以包括：当输入到电流指令映射图的扭矩指令的绝对值小于预设第一阈值，且由从逆变器接收的电流驱动的电动机的逆磁通值小于预设第二阈值时，确定逆变器进入突发模式。

电流传感器偏移的计算可以包括：在逆变器进入突发模式之后，确定电流传感器的输出值是否在预设阈值范围内；以及当电流传感器的输出值在预设阈值范围内时，根据电流传感器的输出更新电流传感器偏移。

电流传感器偏移的计算可以进一步包括：在逆变器进入突发模式之后，且当电流传感器的输出值在阈值范围之外时，确定电流传感器处于故障且不执行逆变器的电流控制。

电流传感器偏移的计算可以包括：在逆变器进入突发模式之后，确定电流传感器的输出值是否偏离预设上限或预设下限；以及当电流传感器的输出值偏离预设上限或预设下限时，确定电流传感器处于开路故障或短路故障。

此外，根据本公开的实施例，补偿逆变器的电流传感器偏移的系统包括：电流传感器，其检测逆变器的输出电流并且输出输出电流；偏移补偿单元，其基于电流传感器的输出值计算电流传感器的偏移；以及电流控制单元，其根据用于从电流传感器的输出值补偿电流传感器偏移的补偿值和由电流指令映射图确定的电流指令，来控制逆变器的输出电流。在车辆起动之后且对逆变器执行电流控制之前，偏移补偿单元基于检测逆变器的输出电流的电流传感器的输出值计算电流传感器偏移，并且当确定逆变器进入突发模式同时执行电流控制时，偏移补偿单元基于电流传感器的输出值重新计算电流传感器偏移。

附图说明

从下面结合附图的详细描述中将更清楚地理解本公开的上述和其他目的、特征以及优点，其中：

图1为根据本公开的实施例的用于补偿逆变器的电流传感器偏移的方法的流程图；

图2为根据本公开的实施例的应用了用于补偿逆变器电流传感器的方法的系统的块配置图；

图3为根据本公开的实施例的用于补偿逆变器的电流传感器偏移的方法的控制状态图；

图4A至图4C以及图5A至图5C示出当应用典型的电流传感器偏移补偿方法和根据本公开的实施例的电流传感器偏移补偿方法时，模拟输出扭矩波动的比较结果；以及

图6A至图6E示出与根据本公开实施例的用于补偿逆变器的电流传感器偏移的方法中出现的偏移补偿模式的频率有关的内容。

应该理解，附图不必按照比例绘制，只要表示本公开的基本原理的各种优选特征的稍微简化的示意。本公开的特定设计特征包括例如，特定的尺寸、取向、位置和形状，该特定设计特征将部分地通过具体的预期应用和使用环境来确定。

具体实施方式

在本文中使用的术语仅用于描述特别实施例并且不意图限制本发明。如在本文中使用，单数形式“一个”、“一种”和“该”意图同样包括复数形式，除上下文以其他方式明确表明之外。进一步理解术语“包括”和/或“正在包括”，在本说明书中使用时，指定已陈述特征、整体、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、要素、部件和/或其集合的存在或添加。如在本文中使用，术语“和/或”包括相关联的列出条目中的一个或多个的任何与全部组合。

应理解术语“车辆”或“车辆的”或如在本文中使用的其他类似术语一般包括机动车辆，诸如包括运动型多用途汽车(SUV)的乘用车、公共汽车、卡车、各种商业车辆、包括各种船只和船舶的水上车辆、飞行器，等等，并包括混合动力车辆、电动车辆、插入式混合动力电动车辆、氢动力车辆，以及其他代用燃料车辆(例如，得自除石油之外的资源的燃料)。如在本文中提到，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油动力和电动力的车辆。

此外，应该理解下面方法或其方面中的一个或多个可通过至少一个控制单元执行。术语“控制单元”可以指的是包括存储器和处理器的硬件设备。存储器经配置存储程序指令，并且处理器被特别地编程以执行编程指令从而实现下面进一步描述的一个或多个过程。而且，应该理解，如本领域的普通技术人员将意识到的那样，下面方法可以通过包括和一个或多个其他组件结合的控制单元的装置执行。

此外，本公开的控制单元可以在计算机可读介质上实施为非暂时性的计算机可读介质，其包含被处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、紧凑光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储设备。计算机可读记录介质也可以分散于联网计算机系统中以使得计算机可读介质以分散的形式被存储和执行，例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)。

在下文中，将参考附图详细地描述本公开的实施例。现在参考附图，其中在不同的附图中使用相同的参考标号来指代相同或相似的部件。

图1为根据本公开实施例的用于补偿逆变器的电流传感器偏移的方法的流程图。

如图1所示，根据本公开实施例的用于补偿逆变器的电流传感器偏移的方法可以包括：在车辆起动(S11)之后，执行逆变器的电流控制之前，基于电流传感器的输出值计算电流传感器偏移的第一计算步骤(S12)；反映第一计算步骤(S12)中检测到的电流传感器偏移并执行逆变器的电流控制的电流控制步骤(S14)；确定在电流控制步骤(S14)期间逆变器是否进入突发模式的确定步骤(S15)；以及当确定逆变器进入突发模式时，基于电流传感器的输出值重新计算电流传感器偏移的第二计算步骤(S17)。

这样，本公开的实施例包括在车辆起动时执行逆变器的电流控制之前补偿电流传感器偏移的处理，以及在通过逆变器的电流控制来驱动车辆期间补偿电流传感器偏移的处理。

除在逆变器的电流控制之前补偿电流传感器偏移的处理之外，本公开的实施例进一步包括即使在车辆行驶中也对逆变器的电流传感器附加补偿的处理。因此，由于补偿在车辆行驶期间发生的热量而改变的电流传感器偏移，且执行逆变器的电流控制，因此可以减少由于电流偏移的误差而发生的电动机的扭矩误差，以解决对车辆驾驶员造成的不便。

图2为根据本公开实施例的应用了用于补偿逆变器电流传感器的方法的系统的块配置图。此外，图3为根据本公开实施例的用于补偿逆变器的电流传感器偏移的方法的控制状态图，并且是逆变器的电流控制处理中所执行的电流传感器补偿方法的控制状态图。

在下文中，将参考图1至图3，对根据本公开实施例的补偿逆变器的电流传感器偏移的方法进行详细地描述。

根据本公开实施例的补偿逆变器的电流传感器偏移的方法包括车辆起动(步骤S11)，在执行逆变器10的电流控制之前，接收(步骤S12)在逆变器10的三相电力输出侧为每相提供的电流传感器20的输出值，其向车辆电动机提供三相电力，以及基于接收的输出值确定(步骤S13)电流传感器偏移。

在车辆起动(步骤S11)之后，且执行逆变器10的电流控制之前，由于从逆变器10输出的电流为0，因此从电流传感器20输出的输出值可以是对应的电流传感器20的偏移。

为了数字计算控制，可以将来自电流传感器20的输出值提供到电流控制单元30的模拟/数字转换单元31，并且由模拟/数字转换单元31转换的电流传感器输出值可以被提供到偏移补偿单元40。偏移补偿单元40的偏移补偿确定单元41是用于确定是否补偿偏移的元件，并且可以通过电流传感器检测值，而没有额外的确定，在起动车辆(步骤S11)之后执行逆变器10的电流控制之前，输入电流传感器检测值。

偏移补偿单元40的低通滤波器42从输入电流传感器检测值中去除高频分量，并且传感器偏移观测单元43可以在鉴于低通滤波器42造成的延迟而预设的时间期间，观测电流传感器检测值。

在本公开的实施例中，在车辆起动(步骤S11)之后，且执行逆变器10的电流控制之前，可以确定从电流传感器20输出的输出值是否偏移(步骤S13)。

例如，在步骤S13中，偏移补偿单元40的传感器偏移异常确定单元44可以确定电流传感器20的输出值是否在预设范围±G内。通常，电流传感器的偏移取决于硬件规格。存在电流传感器本身的线性或偏移的规格，并且对于逆变器10，可以通过从电流传感器20到控制器中选择包括所有相关电路的硬件的容限，来确定预设范围的边界值±G，该控制器接收感测电压。

在步骤S13中，当电流传感器20的输出值在预设范围±G之外时，传感器偏移异常确定单元44可以确定电流传感器处于故障(步骤S20)。在这种情况下，稍后可以不执行逆变器电流控制。

此外，在步骤S13中，偏移补偿单元40的传感器偏移异常确定单元44可以确定电流传感器20的输出值是否偏离预设上限或下限，并且当偏离预设上限或下限时，可以确定电流传感器处于开路故障或短路故障。

当通过上述步骤S11至步骤S13，可以将电流传感器20的输出值确定为适当的偏移(即，电流传感器20的输出值在预设范围内的情况)时，电流传感器偏移存储于电流控制单元30的数据存储单元33(例如，EEPROM、RAM、ROM、HDD、SDD等)，并且电流控制单元30的检测电流计算单元32可以在计算实际物理电流值时反映存储在数据存储单元33中的电流传感器偏移，并且可以相应地电流控制逆变器。例如，检测电流计算单元32可以从由电流传感器检测值数字地转换并从A/D转换单元31输出的值中减去电流传感器偏移，并且可以将减去的值乘以预设度量常数，以计算实际电流值。通过应用本领域中各种已知的技术，可以获得通过使用由电流传感器检测的电流检测值，来控制逆变器10的电流以满足从外部源输入的扭矩指令的技术，因此将省略其详细描述。

如上所述，在车辆起动之后且执行逆变器10的电流控制之前，在执行用于逆变器10的开关元件的脉冲宽度调制(PWM)控制(图3中的步骤S100)的情况下，补偿电流传感器20的偏移，并因此可以不断地确定逆变器是否进入突发模式(步骤S15)。

在步骤15中，偏移补偿单元40的偏移补偿确定单元41比较扭矩指令的绝对值和电动机的逆磁通值InvLamMax F/F，借助预设阈值来确定逆变器10是否进入突发模式，扭矩指令被输入到用于确定逆变器10控制的电流指令的电流指令映射图，电动机由从逆变器10接收的电流驱动。

突发模式是当电流指令映射图输入扭矩值小于预设第一阈值，且基于电流链路电压和电动机速度计算的逆磁通值InvLamMax F/F小于预设第二阈值时，用于减少逆变器10的开关损耗，以通过认为不需要扭矩输出且不执行逆变器10的电流控制和开关来提高燃料效率的模式。

在不执行逆变器的电流控制的情况下，当提高电动机速度Wrpm且电动机的反电动势(EMF)电压变得大于DC链路电压Vdc时，电流流经包括在逆变器10的每个开关元件中的反向二极管。在突发模式中，由于开关仅在电动机的反EMF电压通过逆磁通值InvLamMax F/F小于DC链路电压Vdc的区域中关闭，因此不会在逆变器10的三相输出端产生电流。

因此，在步骤S15中，当输入到电流指令映射图的扭矩指令小于预设第一阈值，且电动机的逆磁通值InvLamMax F/F小于预设第二阈值时，确定逆变器进入突发模式，且进行随后的电流传感器偏移补偿处理。

由于移动车辆需要至少几十Nm的扭矩输出，可以确定小于几十Nm的扭矩指令可以被忽略，且因此可以将第一阈值设为几Nm。在提供实际车辆的情况下，第一阈值可以通过驾驶测试来设定。此外，第二阈值可以设定为与逆磁通量InvLamMax的值中的最大值相差一定余量，其中以基于磁通的电流指令映射图上的最大扭矩每安培(MTPA)驱动是可能的。

在步骤S15中，当未确定逆变器10进入突发模式时，可以不断地执行之前的反向电流控制(步骤S19)。

这种处理涉及到状态S200的状态转换，其中当在图3的状态图中对逆变器10的开关元件执行PWM控制的状态S100中，逆变器10进入突发模式时，确定是否进入电流传感器偏移补偿。

然后，当在步骤S15中确定进入突发模式时，如上述步骤S12，在步骤S16中电流传感器输出值输入偏移补偿单元S40，并且如上述步骤S13，可以确定电流传感器输出值是否变为适当的偏移(步骤S16)。步骤S16和步骤S17中执行的处理基本上与步骤S12和步骤S13中的处理相同，并且将省略重复的描述。然而，在步骤S17中，确定在执行之前的电流传感器偏移补偿之后是否经过了预定时间，并且当经过预定时间时，执行电流传感器偏移补偿。

接下来，如关于步骤S14所述，电流传感器偏移存储在电流控制单元30的数据存储单元33中，以更新之前的电流传感器偏移(步骤S18)，并且应用更新的电流传感器偏移以执行逆变器电流控制(步骤S19)。

在步骤S17中，当电流传感器20的输出值在预设范围±G之外时，传感器偏移异常确定单元44可以确定在电流传感器中出现故障，并且可以停止逆变器电流控制(步骤S20)。

此外，在步骤S17中，偏移补偿单元40的传感器偏移异常确定单元44确定电流传感器20的输出值是否偏离预设上限或下限，并且当偏离预设上限或下限时，可以确定电流传感器被切断或短路。

这种处理被示作到状态S300的状态转换的处理，其中当确定恒定电流传感器检测值保持预设时间或更长时间，且在之前的偏移补偿之后经过了一定时间时，执行电流传感器补偿逻辑。此外，在状态S300中确定电流传感器输出值是否可以是适当的偏移，并且在确定为适当的偏移时，执行到状态S400的转换。当电流传感器输出值不是适当的偏移时，执行到其中确定电流传感器有故障的状态S500，或到其中确定电流被切断或短路的状态S600的转换。

图4A至图4C以及图5A至图5C示出当应用典型的电流传感器偏移补偿方法和根据本公开的实施例的电流传感器偏移补偿方法时，模拟输出扭矩波动的比较结果。

具体地，在图4和图5中示出的波形为模拟在U相电流传感器中存在偏移的情况5A的结果。如图4所示，在驱动期间使用现有的电流传感器偏移补偿方案重新补偿电流传感器偏移是不可能的情况下，与电动机扭矩指令相比，在输出扭矩中出现波动(例如，15Nm)。15Nm的扭矩是驾驶员可以充分感觉到的水平值和在驾驶期间可以不断引起震动感的数值。另一方面，可以获得应用于如图5所示的本公开的实施例的，不断补偿由于长时间行驶引起的根据逆变器的温度上升而发生的电流传感器偏移，以减少波动和基本上对应于扭矩指令的输出扭矩的根据电流传感器偏移补偿方案。

图6A至图6E示出与根据本公开实施例的用于补偿逆变器的电流传感器偏移的方法中出现的偏移补偿模式的频率有关的内容。

如图6所示，可以看出然后执行电流传感器偏移补偿，然而电动机速度从1000rpm增加到1600rpm。照惯例，仅在点火开启(IG ON)时执行补偿，并且不对在行驶时根据温度的增加而可能发生的电流传感器偏移执行补偿。然而，在应用本技术的情况下，即使在行驶中也可以在广泛的区域(即，速度)上执行补偿。

根据如上所述的补偿逆变器的电流传感器偏移的方法和系统，除执行在逆变器的电流控制之前补偿电流传感器偏移的处理之外，还有即使在车辆行驶中也执行附加的补偿逆变器的电流传感器的处理。因此，由于通过车辆行驶期间出现的热量而改变的电流传感器偏移被补偿，并且执行逆变器的电流控制，因此可以减少由于电流偏移的误差而发生的电动机扭矩误差，以显著地解决车辆驾驶员所面临的不便。

虽然为了示例的目的公开了本公开的实施例，但本领域的技术人员将意识到，在不脱离如所附权利要求中所公开的本公开的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。