用于检测电流传感器误差的方法和系统的制作方法

专利名称：用于检测电流传感器误差的方法和系统的制作方法
技术领域：
本文所述的主题的实施例总体上涉及电动马达驱动系统，且更具体地，所述主题 的实施例涉及用于在具有两个电流传感器的电动马达驱动系统中检测电流传感器误差的 方法和设备。
背景技术：
在使用电牵引马达的车辆中，交流(AC)马达驱动器用于将请求扭矩提供给马达 轴。在实践中，由马达产生的扭矩量与提供给马达的电流量直接相关(虽然不完全成比 例)。因而，通过调节和精确地控制电动马达的输入电流，可以更准确地控制由电动马达产 生的扭矩量。这是特别有用的，因为在实践中电动马达的温度和/或电阻在操作期间动态 变化。例如，通过保持通过电动马达的恒定电流，由马达产生的扭矩保持相对恒定，甚至在 马达绕组的电阻增加和/或减少时也是如此。相反，在跨过马达绕组的恒定电压的情况下， 当马达绕组的电阻增加和/或减少时，通过电动马达的电流减少和/或增加，从而改变在恒 定电压电平下由电动马达产生的扭矩量。在许多系统中，输入马达电流不被直接控制。例如，许多电动马达使用脉宽调制 (PWM)技术与变换器(或其它开关模式的功率源)结合操作以控制跨过马达绕组的电压，继 而在马达中产生期望电流。响应于请求扭矩(或者指令扭矩)，大多数现有技术系统确定用 于产生请求量的扭矩的所需输入马达电流，并使用闭环控制系统来控制通过马达绕组的电 流，从而调节由马达产生的扭矩量(称为矢量控制或者磁场定向控制)。一个或多个传感器 用于测量实际马达电流，所述实际马达电流然后与所需输入马达电流进行比较。基于比较 的结果，调节变换器的PWM指令以增加和/或减少跨过马达绕组的电压，使得实际测量马达 电流跟踪所需输入马达电流。当用于测量马达电流的电流传感器不准确地测量马达电流时，这些闭环控制系统 会降级且因而损害马达控制。例如，在没有准确的马达电流信息的情况下，控制系统可使得 马达产生不够的扭矩、过多的扭矩、或者变化或振荡的扭矩量。在常规现有技术三相电动马 达驱动系统中，电动马达的每个相位具有相关联的电流传感器。假设三相平衡操作，各个相 位电流的总和在任何时间应当等于零。在这方面，当相位电流的总和不等于零时，系统可识 别出一个电流传感器的误差且采取预防措施。在平衡三相电动马达的情况下，可以通过仅仅测量三个相位中的两个的电流并基 于平衡三相关系来计算第三相位电流而控制电动马达。然而，在仅仅具有两个电流传感器 的系统中，重要的是检测一个电流传感器的误差，在一个电流传感器中发生的误差会使得 系统没有冗余性且使用三个电流传感器的现有技术方法不能用于识别电流传感器误差。

发明内容
提供一种用于控制车辆的电动马达的方法。所述方法包括使用第一电流传感器 测量与电动马达的第一相位相关联的电流，从而得到测量第一相位电流；以及使用第二电流传感器测量与电动马达的第二相位相关联的电流，从而得到测量第二相位电流。所述方 法还包括基于与第一相位的峰值电流相对应的值来确定所述测量第二相位电流的目标 值；以及基于所述测量第二相位电流和所述目标值之间的差来识别电流传感器误差。根据另一个实施例，提供一种使用变换器来控制电动马达的方法。所述变换器配 置成基于来自于第一电流传感器和第二电流传感器的测量反馈电流来以电流调节控制模 式操作电动马达。所述方法包括识别由第一电流传感器测量且与流经电动马达的第一相 位的峰值电流相对应的第一电流值；以及获得由第二电流传感器测量且与流经电动马达的 第二相位的电流相对应的第二电流值。所述方法还包括基于所述第一电流值来确定第二 相位的目标电流值；以及基于所述目标电流值和所述第二电流值之间的差来识别电流传感根据另一个实施例，提供一种电气系统。所述电气系统包括能量源、具有多个相位 的电动马达、联接在所述能量源和所述电动马达之间的变换器。第一电流传感器被联接到 所述电动马达的所述多个相位中的第一相位且所述第一电流传感器配置成测量与所述第 一相位相关的电流，从而得到测量第一相位电流。第二电流传感器被联接到所述电动马达 的所述多个相位中的第二相位且所述第二电流传感器配置成测量与所述第二相位相关的 电流，从而得到测量第二相位电流。控制器被联接到所述第一电流传感器、所述第二电流传 感器和所述变换器。所述控制器配置成获得扭矩指令，且基于所述扭矩指令、所述测量第一 相位电流和所述测量第二相位电流来以电流调节控制模式操作所述变换器。所述控制器还 配置成识别稳态条件；响应于识别稳态条件确定第二相位的目标电流值；以及基于所述 目标电流值和所述测量第二相位电流来识别电流传感器误差。所述目标电流值基于与第一 相位的峰值电流相对应的值。方案1. 一种用于控制车辆的电动马达的方法，所述方法包括使用第一电流传感器测量与电动马达的第一相位相关联的电流，从而得到测量第 一相位电流；使用第二电流传感器测量与电动马达的第二相位相关联的电流，从而得到测量第 二相位电流；基于与第一相位的峰值电流相对应的值来确定所述测量第二相位电流的目标值； 以及基于所述测量第二相位电流和所述目标值之间的差来识别电流传感器误差。方案2.根据方案1所述的方法，其中，确定所述测量第二相位电流的目标值包 括识别所述测量第一相位电流的最大值；以及基于所述最大值来确定目标值。方案3.根据方案2所述的方法，所述目标值等于所述最大值的一半，且所述最大 值与第一时间相关联，其中，识别电流传感器误差包括基于所述测量第二相位电流获得第二值，所述第二值与在所述第一时间时通过第 二相位的电流相对应；以及当第二值的幅值和目标值的幅值之间的差的幅值大于阈值时，检测到电流传感器误差。
方案4.根据方案2所述的方法，所述目标值等于所述最大值，其中，识别电流传感 器误差包括识别所述测量第二相位电流的第二值，所述第二值与所述测量第二相位电流的峰 值相对应；以及当第二值的幅值和目标值的幅值之间的差的幅值大于阈值时，检测到电流传感器误差。方案5.根据方案1所述的方法，所述电动马达被联接到配置成驱动电动马达的变 换器上，所述方法还包括基于所述测量第一相位电流和所述测量第二相位电流来以电流调节控制模式操 作变换器；以及响应于识别电流传感器误差而以第二操作模式操作变换器。方案6.根据方案5所述的方法，其中，以第二操作模式操作变换器包括停止电动 马达。方案7.根据方案1所述的方法，所述电动马达被联接到配置成驱动电动马达的变 换器上，所述方法还包括获得扭矩指令；以及基于所述扭矩指令、所述测量第一相位电流和所述测量第二相位电流来以电流调 节控制模式操作变换器。方案8.根据方案7所述的方法，其中，以电流调节控制模式操作变换器包括
至少部分基于扭矩指令来确定电流指令；基于所述测量第一相位电流和所述测量第二相位电流来确定测量马达电流；以及基于电流指令和测量马达电流之间的差来产生用于变换器的脉宽调制指令信号。方案9.根据方案7所述的方法，还包括将扭矩指令与先前扭矩指令进行比较，其 中，确定所述测量第二相位电流的目标值包括响应于确定扭矩指令等于先前扭矩指令而确 定所述测量第二相位电流的目标值。方案10. —种使用变换器来控制电动马达的方法，所述变换器配置成基于来自于 第一电流传感器和第二电流传感器的测量反馈电流来以电流调节控制模式操作电动马达， 所述方法包括识别第一电流值，所述第一电流值由第一电流传感器测量且与流经电动马达的第 一相位的峰值电流相对应；获得第二电流值，所述第二电流值由第二电流传感器测量且与流经电动马达的第 二相位的电流相对应；基于所述第一电流值来确定第二相位的目标电流值；以及基于所述目标电流值和所述第二电流值之间的差来识别电流传感器误差。方案11.根据方案10所述的方法，还包括响应于识别电流传感器误差而采取补救 动作。方案12.根据方案11所述的方法，其中，采取补救动作包括禁用电流调节控制模式；以及以第二操作模式操作变换器。
方案13.根据方案10所述的方法，所述目标值等于所述第一电流值的一半，且所 述第一电流值与第一时间相关联，其中获得第二电流值包括获得与在第一时间时流经电动马达的第二相位的电流相对 应的值；以及识别电流传感器误差包括当第二电流值的幅值和目标电流值的幅值之间的差的 幅值大于阈值时，识别出电流传感器误差。方案14.根据方案10所述的方法，所述目标值等于所述第一电流值，其中获得第二电流值包括获得与流经电动马达的第二相位的峰值电流相对应的值；以 及识别电流传感器误差包括当第二电流值的幅值和目标电流值的幅值之间的差的 幅值大于阈值时，识别出电流传感器误差。方案15.根据方案10所述的方法，还包括获得扭矩指令；以及将扭矩指令与先前扭矩指令进行比较，其中，所述第二相位的目标电流值响应于 确定扭矩指令等于先前扭矩指令而确定。方案16. —种用于车辆的电气系统，所述电气系统包括能量源；具有多个相位的电动马达；联接在所述能量源和所述电动马达之间的变换器；第一电流传感器，所述第一电流传感器被联接到所述电动马达的所述多个相位中 的第一相位，所述第一电流传感器配置成测量与所述第一相位相关的电流，从而得到测量 第一相位电流；第二电流传感器，所述第二电流传感器被联接到所述电动马达的所述多个相位中 的第二相位，所述第二电流传感器配置成测量与所述第二相位相关的电流，从而得到测量 第二相位电流；控制器，所述控制器被联接到所述第一电流传感器、所述第二电流传感器和所述 变换器，其中所述控制器配置成获得扭矩指令；基于所述扭矩指令、所述测量第一相位电流和所述测量第二相位电流来以电流调 节控制模式操作所述变换器；识别稳态条件；响应于识别稳态条件而确定第二相位的目标电流值，所述目标电流值基于与第一 相位的峰值电流相对应的值；以及基于所述目标电流值和所述测量第二相位电流来识别电流传感器误差。方案17.根据方案16所述的电气系统，其中，所述控制器配置成识别所述测量第 一相位电流的最大值，其中，所述目标电流值基于所述最大值来确定。方案18.根据方案17所述的电气系统，所述目标电流值等于所述最大值的一半， 且所述最大值与第一时间相关联，其中，所述控制器配置成通过以下步骤来识别电流传感 器误差
获得与在第一时间时通过第二相位的电流相对应的第二值；以及当第二值的幅值和目标电流值的幅值之间的差的幅值大于阈值时，检测到电流传
感器误差。方案19.根据方案17所述的电气系统，所述目标电流值等于所述测量第一相位电 流的最大值，其中，所述控制器配置成通过以下步骤来识别电流传感器误差识别所述测量第二相位电流的最大值；以及当所述测量第二相位电流的最大值的幅值和目标电流值的幅值之间的差的幅值 大于阈值时，检测到电流传感器误差。方案20.根据方案16所述的电气系统，其中，响应于识别电流传感器误差，所述控 制器配置成禁用电流调节控制模式；以及以第二操作模式操作变换器。提供该发明内容是为了以简化形式介绍构思的选择，所述构思在具体实施方式
中 进一步描述。该发明内容不旨在识别要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用 来帮助确定要求保护的主题的范围。


通过参考具体实施方式
和权利要求结合附图可以获得所述主题的更全面理解，在 附图中，相同的附图标记在整个附图中指代相同的元件。图1是根据一个实施例的电气系统的框图；图2是适合用于根据一个实施例的图1的电气系统的马达控制过程的流程图；和图3是示出了适合用于根据一个实施例的图2的马达控制过程的两个电流传感器 的操作的测量相位电流对比时间的曲线图。
具体实施例方式以下具体实施方式
上仅为示例性的且不旨在限制所述主题的实施例或这种实施 例的应用和使用。如本文使用的，词语“示例性”指的是“用作示例、例子或说明”。本文所 述的任何示例性实施方式不必理解为相对于其它实施方式是优选的或有利的。此外，并非 旨在受限于前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式
中提出的任何明确的 或隐含的理论。技术和技术方案可以在此关于功能和/或逻辑块部件并参考可以由各种计算部 件或装置执行的操作、过程任务和功能的符号表示进行描述。这种操作、任务和功能有时称 为计算机执行的、计算机化的、软件实施的或者计算机实施的。在实践中，一个或多个处理 器装置可以通过管理表示系统存储器中的存储器位置处的数据位的电信号以及信号的其 它处理来实现所述操作、任务和功能。保持数据位的存储器位置是具有与数据位相对应的 具体电气、磁性、光学或组织属性的物理位置。应当理解的是，附图所示的各种块元件可以 通过配置成执行特定功能的任何数量的硬件、软件、和/或固件部件实现。例如，系统或部 件的实施例可以采用各种集成电路元件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、 查询表等，其可以在一个或多个微处理器或其它控制装置的控制下实现各种功能。
以下说明指的是被“连接”或“联接”在一起的元件或节点或特征。如在此使用的， 除非另有明确声明，“连接”指的是一个元件/节点/特征直接结合到(或与其直接连通) 其它元件/节点/特征，而不必是机械地。类似地，除非另有明确声明，“联接”指的是一个 元件/节点/特征直接或间接结合到(或与其直接或间接连通)其它元件/节点/特征， 而不必是机械地。因而，虽然附图所示的示意图描绘了元件的一种示例性布置，但是在所描 绘主题的实施例中可以存在附加的中间元件、装置、特征、或部件。为了简便起见，与系统的电流感测、信号发送、电动马达的矢量控制和/或磁场定 向控制、脉宽调制(PWM)、开关模式功率源(SMPS)和其它功能方面(以及系统的独立操作部 件)有关的常规技术可能不在本文详细描述。此外，本文包含的各个附图所示的连接线旨 在表示各个元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应当注意的是，在所述主题的实 施例中可存在许多替代或附加功能关系或物理连接。本文讨论的技术方案和构思涉及在使用两个电流传感器的电动马达驱动系统中 检测电流传感器误差。如下文更详细所述，由一个电流传感器测量的峰值相位电流被获得 且用作确定另一个电流传感器是否适当地工作的参考。如果两个电流传感器之间的差异超 过阈值，那么系统识别出电流传感器误差且采取补救动作。由此，如果一个电流传感器展现 出与另一个电流传感器不同的增益和/或偏差，那么系统可识别所述故障以获得准确的电 流信息。如本文所使用的，下标和上标的含义如下下标d和q 在d_q坐标中的量。在笛卡尔坐标系中，d_q参考坐标与电动马达内 的转子的旋转同步。上标被指令的量。图1示出了适合用于车辆(例如，混合动力和/或电动机动车辆)的电气系统100 的示例性实施例。在示例性实施例中，电气系统100包括但不限于能量源102、变换器104、 电动马达106、电子控制系统08、控制器110、解析器系统112、第一电流传感器114和第二 电流传感器115。应当理解的是，图1是用于阐述目的的电气系统100的简化表示，且不旨 在以任何方式限制所述主题的范围。在这发面，在示例性实施例中，电气系统100包括两个 电流传感器114、115。在示例性实施例中，能量源102被联接到变换器104，变换器104继而被联接到电 动马达106。在示例性实施例中，电流传感器114、115被联接在变换器104和电动马达106 之间。每个电流传感器114、115与电动马达106的具体相位相关联或者被联接到电动马达 106的具体相位，其中，每个电流传感器114、115配置成测量流经电动马达106的与相应电 流传感器114、115相关联的相位的电流。控制器110被联接到电流传感器114、115且配 置成从电流传感器114、115获得测量马达相位电流。解析器系统112被联接在电动马达 106和控制器110之间，解析器系统112被适当地配置成测量或以其它方式获得马达速度 ( r)(即，电动马达106内的转子的旋转速度)，且将结果提供给控制器110。电子控制系 统108被联接到控制器110，电子控制系统108被适当地配置成将扭矩指令cn提供给控 制器110。如下文更详细地所述，在示例性实施例中，控制器110被适当地配置成使用脉宽 调制(PWM)技术来调节经由变换器104提供给电动马达106的电流和/或电压，使得由电 动马达106产生的扭矩跟踪由电子控制系统108提供的扭矩指令cn。能量源102将电能和/或电压提供给变换器104，以驱动电动马达106。取决于
9实施例，能量源102可以实现为蓄电池、燃料电池、可再充电高压蓄电池组、超电容器或本 领域已知的其它合适能量源。取决于实施例，电动马达106可实现为感应马达、内置永磁 (IPM)马达、同步磁阻马达或本领域已知的其它合适马达。在示例性实施例中，电动马达 106是具有转子和定子绕组的三相交流(AC)电机。在示例性实施例中，变换器104实现为功率变换器，所述功率变换器配置成将来 自于能量源102的DC功率转换为用于驱动电动马达106的AC功率。变换器104优选包括 多个相脚，每个相脚被联接到电动马达106的相应相位，其中，相脚的开关用具体占空因数 调节(断开或闭合)，以产生跨过电动马达106的定子绕组的有效AC电压。跨过电动马达 106的定子绕组的AC电压在定子绕组中生成产生扭矩的电流且操作电动马达106，如本领 域理解的那样。取决于实施例，电子控制系统108可包括各种传感器和自动控制模块、电子控制 单元(ECU)等，电子控制系统108可被联接到附加车辆部件，如本领域理解的那样。在示例 性实施例中，电子控制系统108响应于扭矩请求(例如，驾驶员踩下加速踏板或节气门)产 生扭矩指令CT)，且将扭矩指令提供给控制器110。控制器110通常表示配置成控制或以其它方式调节由电动马达106产生的扭矩且 执行下文更详细描述的附加任务和/或功能的硬件、软件和/或固件部件。在这方面，控制 器110改变用于调节变换器相脚的开关的PWM指令信号的占空因数和/或开关频率，使得 由电动马达106产生的扭矩跟踪扭矩指令cn。在示例性实施例中，解析器系统112包括被联接到电动马达106的解析器，解析器 的输出被联接到解析器-数字转换器。解析器(或类似速度感测装置)感测马达的位置，从 而获得电动马达106的速度(ω》(替代地，本文称为马达速度或转子速度)。解析器-数 字转换器将来自于解析器的模拟信号转换为数字信号(例如，数字马达速度信号)，所述数 字信号被提供给控制器110。在示例性实施例中，控制器110包括但不限于电流调节控制模块116、电流传感器 监测块118、PWM指令块120、次级控制模块122和选择装置124。电流传感器监测块118被 联接到电流传感器114、115和电流调节控制模块116。电流调节控制模块116配置成基于 由电流传感器114、115获得的测量马达电流来产生用于生成变换器104的相脚的PWM信号 的指令。如下文更详细地所述，次级控制模块122也配置成产生用于生成变换器104的相 脚的PWM信号的指令，以便响应于电流传感器误差来操作电动马达106。电流调节控制模块 116的输出和次级控制模块122的输出均被联接到选择装置124。在示例性实施例中，电流 传感器监测块118被联接到选择装置124且配置成使用选择装置124来选择哪些指令提供 给PWM指令块120，如下文更详细地所述。PWM指令块120基于从电流调节控制模块116或 次级控制模块122经由选择装置124提供给PWM指令块120的指令来产生PWM指令信号且 操作变换器104的相脚。现在参考图2，在示例性实施例中，电气系统可配置成执行马达控制过程200和下 文所述的附加任务、功能和操作。各种任务可以通过软件、硬件、固件或其任何组合执行。为 了说明目的，以下描述可涉及在上文结合图1所述的元件。在实践中，所述任务、功能和操 作可通过所述系统的不同元件执行，例如控制器110、电流调节控制模块116、电流传感器 监测块118、次级控制模块122、选择装置124和/或PWM指令块120。应当理解的是，任何数量的附加或替代任务可被包括，且可以并入到具有本文未详细描述的附加功能的更复杂 程序或过程中。参考图2且继续参考图1，马达控制过程200可以被执行以控制和/或调节由电 动马达产生的扭矩。在示例性实施例中，马达控制过程200通过获得电动马达的扭矩指令、 测量马达电流以及基于测量马达电流以电流调节控制模式操作电动马达(任务202、204、 206)而启动或开始。在示例性实施例中，控制器110从电子控制系统108获得扭矩指令 CO，且然后调节电动马达106中的电流，使得由电动马达106产生的扭矩跟踪扭矩指令。 在电流调节控制模式，控制器110基于扭矩指令Cn来获得电动马达106的电流指令；以 及然后基于电流指令和测量马达电流之间的差来产生用于变换器104的相脚的PWM指令信 号，以便用电动马达106的最小输入电流产生指令扭矩。在这方面，选择装置124可以最初 配置成使得电流调节控制模块116的输出被提供给PWM指令块120的输入，S卩，电流调节控 制模块116经由选择装置124被最初联接到PWM指令块120。在示例性实施例中，电流调节控制模块116至少部分基于扭矩指令CO和电动马 达106的瞬时速度(ω》来确定和/或获得同步坐标电流指令(i/和i/)(例如，来自于表 格和/或数据库)。根据一个或多个实施例，同步坐标电流指令与用于产生指令扭矩的电 动马达106的最小输入电流相对应。在这方面，为了确定控制变换器操作的指令，电动马达 106可被分析和/或表征，使得电动马达用对于具体马达速度而言的最小输入电流实现指 令扭矩量。例如，在电气系统100和/或电动马达106用于车辆之前，电动马达可在试验台 上、在实验室中和/或使用软件和/或计算机模拟来表征。可确定电动马达106的扭矩容 量对比马达速度，从而得到可实现(或可能)扭矩值的范围和可实现(或可能)马达速度 的对应范围。对于扭矩值和马达速度值的每种具体组合，可确定和/或计算产生具体扭矩 所需的最小同步坐标电流。得到的最小同步坐标电流然后可被存储和/或保持在表格或数 据库中(例如，在电流调节控制模块116内)，所述表格或数据库保持同步坐标电流与对应 扭矩和马达速度组合之间的关系。每个电流传感器114、115测量和/或感测与相应电流传感器114、115相关联的和 /或被联接到相应电流传感器114、115的电动马达106的相应相位中的电流。例如，第一 电流传感器114被联接到电动马达106的第一相位(例如，“ α ”相位)或者以其它方式与 电动马达106的第一相位相关联，且测量和/或感测电动马达106的第一相位中的电流，从 而得到测量第一相位电流(例如，ii)。类似地，第二电流传感器115被联接到电动马达106 的第二相位(例如，“b”相位)或者以其它方式与电动马达106的第二相位相关联，且测量 和/或感测电动马达106的第二相位中的电流，从而得到测量第二相位电流(例如，i2)。在 实践中，电流传感器114、115通过以具体取样速率取样通过相关相位的电流来测量或以其 它方式获得通过相应相位的电流。在示例性实施例中，当电流传感器114、115均适当地工 作时，它们展现出没有偏差的相同增益。电流传感器监测块118获得测量相位电流并基于 测量相位电流计算和/或确定得到的测量马达电流矢量。在示例性实施例中，假设电动马 达106的平衡三相操作，电流传感器监测块118基于测量相位电流来确定和/或计算同步 参考坐标中的测量马达电流(id和、)，并将同步坐标测量马达电流提供给电流调节控制模 块 116。在示例性实施例中，电流调节控制模块116获得同步坐标测量马达电流并使用同步坐标电流调节器来将测量马达电流(id和与同步坐标电流指令(i/和、*)进行比较。 基于所述比较，电流调节器生成用于在电动马达106中产生指令电流(从而产生指令扭矩) 的同步电压(vd和、)。电流调节控制模块116将同步电压变换为用于产生指令电流的固定 电压指令(va*、<、和ν。*)，且将固定电压指令提供给PWM指令块120。PWM指令块120基于 固定电压指令(ν:、<、和Vc*)来确定用于变换器104的相脚的PWM指令信号，使得跨过定 子绕组的相应相位的有效AC电压大致等于(在实践和/或实际操作公差内)固定电压指 令，如本领域理解的那样。由此，基于测量马达电流，电流调节控制模块116增加和/或减 少提供给PWM指令块120的电压指令 、<、和Vc*)，使得PWM指令块120在跨过电动马 达106的定子绕组的电压中产生相应的增加和/或减少。从而，所测量马达电流跟踪电流 指令，即id大致等于i/，iq大致等于i:，因而，由电动马达106产生的扭矩跟踪扭矩指令。在示例性实施例中，马达控制过程200通过确定电气系统是否以稳态条件操作 (任务208)而继续。如本文使用的那样，稳态条件应该理解为涉及这样的条件其中，请求 和/或指令扭矩在先前的间隔上不变化，使得电动马达中的电流大致是正弦的。在这方面， 由控制器110和/或电流调节控制模块116采用的闭环扭矩控制系统可具有具体带宽和/ 或循环时间，其中，扭矩指令基于带宽和/或循环时间以规则间隔获得。例如，由电流调节 控制模块116采用的电流调节控制回路可具有大约500Hz的带宽(或者大约2ms的循环时 间)，其中，控制器110和/或电流调节控制模块116大约每2ms获得新的扭矩指令。在示 例性实施例中，当在至少紧接的先前循环时间期间扭矩指令不变化时，存在稳态条件。取决 于电动马达的速度，当扭矩指令在多于一个的先前循环时间内未变化时，可存在稳态条件。 例如，在较高马达速度时，如果在紧接的先前循环时间期间扭矩指令不变化时，则可能存在 稳态条件；然而，在较低马达速度时，仅在多个先前循环间隔期间扭矩指令不变化时可能存 在稳态条件。在示例性实施例中，控制器110配置成将扭矩指令cn与一个或多个先前扭矩指 令进行比较并且确定扭矩指令是否等于所述一个或多个先前扭矩指令。在这方面，控制器 Iio将扭矩指令cn与一个或多个紧接的先前扭矩指令进行比较以确定指令和/或请求 扭矩是否变化。替代地，由于扭矩指令和电流指令在控制器110和/或电流调节控制模块 116内直接映射，因此，电流指令可以与来自于一个或多个先前控制循环间隔的电流指令进 行比较。通过确保存在稳态条件，马达电流矢量的幅值应该不会改变其幅值，从而允许可靠 地识别和/或确定第一相位电流的峰值，如下文更详细所述。如果马达控制过程200确定 不存在稳态条件，那么马达控制过程200通过继续获得扭矩指令、测量马达电流以及以电 流调节控制模式操作变换器和/或马达(例如，任务202、204、206)而重复。在示例性实施例中，响应于确定和/或识别稳态条件，马达控制过程200借助于 识别与通过电动马达的第一相位的峰值电流(例如，正弦电流的幅值)相对应的值(任务 210)而继续。在示例性实施例中，控制器110和/或电流传感器监测块118对测量第一相 位电流执行峰值检测算法以识别或确定测量第一相位电流的最大值。例如，在稳态条件，当 马达电流矢量旋转时，第一相位电流将增加，直到达到最大值为止(即，当马达电流矢量沿 第一相位的正轴线对齐时)，且然后开始减少。当第一相位电流被测量和/或取样时，控制 器110和/或电流传感器监测块118可将最近取样的值与先前样本进行比较，且在测量第 一相位电流在之前增加后开始减少时识别最大值。在这方面，测量第一相位电流的最大值对应于流经电动马达106的第一相位的峰值电流(或最大电流)。在实践中，取决于电流传 感器的取样速率和/或具体样本的定时，由于基于取样信号来确定最大值这样的事实，测 量第一相位电流的识别最大值可能不完全等于第一相位的实际峰值电流。如下文更详细所 述，马达控制过程200能以允许噪音和/或量化误差以常规方式被过滤的多次取样电流和 /或确定测量相位电流值的方式实施，如本领域理解的那样。应当注意的是，虽然所述主题 在确定测量第一相位电流的最大值(即，检测正峰值)的上下文中描述，但是所述主题能通 过确定测量第一相位电流的最小值(即，检测负峰值)而以类似方式修改和/或实施，且所 述主题并不限于用于检测峰值电流的任何具体方式，如本领域理解的那样。在示例性实施例中，马达控制过程200通过基于与通过第一相位的峰值电流相对 应的先前识别值来确定第二相位电流的目标电流值(任务212)来继续。在这方面，目标 电流值与第二相位中的测量电流值相对应，所述值指示电流传感器114、115适当地工作， 即，电流传感器114、115均具有大致相同的增益和/或偏差。取决于实施例，目标电流值可 以等于测量第一相位电流的识别最大值或者测量第一相位电流的识别最大值的一半，如下 文更详细所述。在示例性实施例中，马达控制过程200获得与第二相位中的电流相对应的 值，且将第二相位电流的值与目标电流值进行比较以确定和/或识别电流传感器是否适当 地工作(任务214、216)。如果马达控制过程200确定和/或识别电流传感器适当地工作， 那么由任务202、204、206、208、210、212、214和216限定的循环根据需要重复。然而，如果 马达控制过程200确定和/或识别电流传感器误差(例如，任一个和/或两个电流传感器 未适当地工作)，那么马达控制过程200通过采取一种或多种补救措施和/或动作(任务 218)而继续，如下文更详细所述。如本文使用的，电流传感器误差应当理解为涉及这样的 情形其中，至少一个电流传感器未适当地工作，即错误的电流传感器展现了与另一个电流 传感器显著不同的增益和/或偏差，或者错误的电流传感器以其它方式不能准确地测量和 /或获得通过电动马达的相关相位的电流。根据一个实施例，第二相位电流的目标电流值等于与通过电动马达106的第一相 位的峰值电流相对应的识别值的一半。对于在稳态下的平衡三相操作，已知在得到的马达 电流矢量与相应相位轴线一致(或者沿其对齐和/或投影)时发生相位电流峰值，因而，在 一个测量相位电流达到其峰值时，电流矢量的角度已知。例如，在马达电流矢量与正相位 “ α ”轴线对齐时的时刻，马达电流矢量和负相位“b”轴线的角度将为60电角度。这意味着 如果与两个相位相关联的电流传感器具有相同的增益和/或偏差，那么在相位“ α ”峰值电 流时相位“b”电流的幅值或绝对值将等于相位“ α，，电流的峰值的一半。例如，现在参考图3且继续参考图1和2，马达控制过程200能识别具体时间(tp) 时的测量第一相位电流G1)的最大值(ip)，且确定第二相位电流的目标电流值等于测量第 一相位电流的最大值的一半(任务210、212)。通过获得和/或识别在发生测量第一相位电 流的最大值处的时间(tp)时与流经电动马达的第二相位的电流相对应的测量第二相位电 流值(i2)，马达控制过程200然后可以获得和/或识别在第一相位电流的峰值时刻与流经 电动马达的第二相位的电流相对应的值(任务214)。在示例性实施例中，与发生测量第一 相位电流的最大值时的时间(tp)相对应的测量第二相位电流值(i2)是在时间(tp)时的测 量第二相位电流的值。然而，在其它实施例中，与发生测量第一相位电流的最大值时的时间 (tp)相对应的测量第二相位电流(i2)可以不是在时间(tp)时的测量第二相位电流的值，而是在发生测量第一相位电流的最大值时的时间的一定阈值时间段(例如，tp±At)内的测 量第二相位电流值。如下文更详细所述，马达控制过程200通过基于在与时间(tp)相对应 的测量第二相位电流的获得值和目标电流值之间的差来识别电流传感器误差而继续。在示例性实施例中，由于测量相位电流均表示取样电流波形(即，离散波形而不 是连续波形)，因而测量第二相位电流的幅值和目标电流值之间的差与考虑在第一相位电 流处于其峰值时没有精确地发生取样的事实的阈值(Δυ进行比较。在示例性实施例中， 阈值被选择为测量第一相位电流的识别最大值的大约10%，然而在实践中，所述阈值取决 于具体应用的需要而变化。当在时间(tp)时测量第二电流值的幅值和目标电流值的幅值之 间的差的幅值大于阈值时，马达控制过程200检测和/或识别电流传感器误差(任务216)。 在这方面，当一个电流传感器展现出具有大于阈值(Ai)的幅值的偏差、展现出的增益使 得一个测量相位电流的最大值超过另一个大于两倍幅值的量、或者一个电流传感器以其它 方式不能准确地测量和/或获得通过电动马达的相关相位的电流时，可识别电流传感器误 差。根据另一个实施例，第二相位电流的目标电流值等于与通过电动马达106的第一 相位的峰值电流相对应的值。假设稳态下的平衡三相操作，每个相位的峰值电流应当等于 其它相位的峰值电流。例如，再次参考图3且继续参考图1和图2，马达控制过程200可识 别测量第一相位电流G1)的最大值(ip)，且确定第二相位电流的目标电流值等于测量第一 相位电流的最大值(任务210、212)。马达控制过程200然后可以获得和/或识别与流经电 动马达第二相位的峰值电流相对应的值。在这方面，马达控制过程200能以与上文所述类 似的方式获得和/或识别测量第二相位电流的最大值(例如，任务210)。当测量第二相位 电流的最大值的幅值和目标电流值的幅值之间的差的幅值大于阈值时，马达控制过程200 于是可以检测和/或识别电流传感器误差(任务216)。换句话说，对于该实施例，当第一相 位电流的最大值和第二相位电流的最大值之间的差超过阈值时，马达控制过程200识别电 流传感器误差。再次参考图2且继续参考图1和图3，响应于检测和/或识别电流传感器误差，马 达控制过程200通过采取补救动作和/或其它措施以确保电动马达的安全和/或有效操作 (任务218)而继续。例如，根据一个实施例，马达控制过程200可响应于电流传感器误差 而禁用电流调节控制模式。如果电流传感器监测块118检测和/或识别电流传感器误差， 电流传感器监测块118致动或以其它方式改变选择装置124的状态，使得电流调节控制模 块116的输出与PWM指令块120断开。在这方面，致动选择装置124可以将次级控制模块 122的输出经由选择装置124联接到PWM指令块120的输入。在这方面，次级控制模块122 和/或控制器110可以配置成响应于电流传感器误差以第二操作模式(或次级控制模式) 操作变换器104。例如，根据一个实施例，次级控制模块122可以配置成通过将合适的固定 电压指令提供给PWM指令块120以使得电动马达106安全地停止而停止电动马达106。在 其它实施例中，次级控制模块122能以使得由电动马达106产生的扭矩粗略地跟踪扭矩指 令的方式而控制提供给电动马达106的电压和/或电流。在一些实施例中，次级控制模块 122可以限制提供给电动马达106的电压和/或电流。此外，马达控制过程200可以配置成 采取附加的补救措施，例如将电流传感器误差的通知提供给电子控制系统108或电气系统 100的其它部件，从而使得在车辆中产生可听到的和/或可视的报警(例如，打开检查发动
14机灯)。应当理解的是，任何数量的补救动作及其各种组合可以用于任何实际实施例中。在示例性实施例中，在电动马达的操作期间，由任务202、204、206、208、210、212、 214和216限定的循环根据需要重复。此外，在稳态条件(例如，扭矩控制循环间隔)期间， 由任务204、206、208、210、212、214和216限定的循环可以重复多次，以便允许电流传感器 误差被更快地检测和/或识别或者增加马达控制过程200的冗余性。例如，测量相位电流的 频率可以处于千赫兹的范围，同时扭矩控制循环以约500赫兹操作，从而允许在扭矩控制 循环间隔内多次识别和/或检测相位电流的峰值。在这方面，如果例如测量相位电流以等 于扭矩控制循环带宽的四倍的频率振荡，如果在扭矩控制循环/稳态条件期间获得的测量 第二相位电流值(任务214)四次中有三次(three out offour times)在目标电流值(任 务216)的阈值内，那么马达控制过程200可识别差异为电流传感器误差的错误识别(例 如，由于噪音或者一些其它因素)且继续以电流调节控制模式(任务206)操作而不是采取 补救措施(任务218)。在其它实施例中，测量第一相位电流峰值(例如，任务210)和/或 获得的测量第二相位电流值(例如，任务214)可以取平均值和/或被滤波以减少量化噪音 和/或其它噪音，如本领域理解的那样。上文所述的方法和/或系统的一个优势在于可在仅具有两个电流传感器的电动 马达驱动系统中识别电流传感器误差。响应于电流传感器误差，电动马达能以不依赖于关 于马达电流的反馈信息的方式被控制。这允许在电气系统中使用仅仅两个电流传感器，从 而实现成本和/或部件节省。虽然在前述具体实施方式
中已经阐述了至少一个示例性实施例，但是应当理解的 是，存在大量的变型。也应当理解，本文所述的示例性实施例不旨在以任何方式限制要求保 护的主题的范围、可应用性或构造。相反，前述具体实施方式
将提供本领域技术人员实施所 述实施例的便利途径。应当理解的是，可以对元件的功能和布置进行各种变化，而不偏离由 所附权利要求书限定的范围，所述范围包括在提交本专利申请时的已知等价物和可预见等 价物。
权利要求
一种用于控制车辆的电动马达的方法，所述方法包括使用第一电流传感器测量与电动马达的第一相位相关联的电流，从而得到测量第一相位电流；使用第二电流传感器测量与电动马达的第二相位相关联的电流，从而得到测量第二相位电流；基于与第一相位的峰值电流相对应的值来确定所述测量第二相位电流的目标值；以及基于所述测量第二相位电流和所述目标值之间的差来识别电流传感器误差。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述测量第二相位电流的目标值包括 识别所述测量第一相位电流的最大值；以及基于所述最大值来确定目标值。
3.根据权利要求2所述的方法，所述目标值等于所述最大值的一半，且所述最大值与 第一时间相关联，其中，识别电流传感器误差包括基于所述测量第二相位电流获得第二值，所述第二值与在所述第一时间时通过第二相 位的电流相对应；以及当第二值的幅值和目标值的幅值之间的差的幅值大于阈值时，检测到电流传感器误差。
4.根据权利要求2所述的方法，所述目标值等于所述最大值，其中，识别电流传感器误 差包括识别所述测量第二相位电流的第二值，所述第二值与所述测量第二相位电流的峰值相 对应；以及当第二值的幅值和目标值的幅值之间的差的幅值大于阈值时，检测到电流传感器误差。
5.根据权利要求1所述的方法，所述电动马达被联接到配置成驱动电动马达的变换器 上，所述方法还包括基于所述测量第一相位电流和所述测量第二相位电流来以电流调节控制模式操作变 换器；以及响应于识别电流传感器误差而以第二操作模式操作变换器。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，以第二操作模式操作变换器包括停止电动马达。
7.根据权利要求1所述的方法，所述电动马达被联接到配置成驱动电动马达的变换器 上，所述方法还包括获得扭矩指令；以及基于所述扭矩指令、所述测量第一相位电流和所述测量第二相位电流来以电流调节控 制模式操作变换器。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，以电流调节控制模式操作变换器包括 至少部分基于扭矩指令来确定电流指令；基于所述测量第一相位电流和所述测量第二相位电流来确定测量马达电流；以及 基于电流指令和测量马达电流之间的差来产生用于变换器的脉宽调制指令信号。
9.一种使用变换器来控制电动马达的方法，所述变换器配置成基于来自于第一电流传 感器和第二电流传感器的测量反馈电流来以电流调节控制模式操作电动马达，所述方法包括识别第一电流值，所述第一电流值由第一电流传感器测量且与流经电动马达的第一相 位的峰值电流相对应；获得第二电流值，所述第二电流值由第二电流传感器测量且与流经电动马达的第二相 位的电流相对应；基于所述第一电流值来确定第二相位的目标电流值；以及 基于所述目标电流值和所述第二电流值之间的差来识别电流传感器误差。
10. 一种用于车辆的电气系统，所述电气系统包括 能量源；具有多个相位的电动马达；联接在所述能量源和所述电动马达之间的变换器；第一电流传感器，所述第一电流传感器被联接到所述电动马达的所述多个相位中的第 一相位，所述第一电流传感器配置成测量与所述第一相位相关的电流，从而得到测量第一 相位电流；第二电流传感器，所述第二电流传感器被联接到所述电动马达的所述多个相位中的第 二相位，所述第二电流传感器配置成测量与所述第二相位相关的电流，从而得到测量第二 相位电流；控制器，所述控制器被联接到所述第一电流传感器、所述第二电流传感器和所述变换 器，其中所述控制器配置成 获得扭矩指令；基于所述扭矩指令、所述测量第一相位电流和所述测量第二相位电流来以电流调节控 制模式操作所述变换器； 识别稳态条件；响应于识别稳态条件而确定第二相位的目标电流值，所述目标电流值基于与第一相位 的峰值电流相对应的值；以及基于所述目标电流值和所述测量第二相位电流来识别电流传感器误差。
全文摘要
本发明涉及用于检测电流传感器误差的方法和系统。提供用于控制车辆的电动马达的方法和系统。一种方法包括使用第一电流传感器测量与电动马达的第一相位相关联的电流，从而得到测量第一相位电流；以及使用第二电流传感器测量与电动马达的第二相位相关联的电流，从而得到测量第二相位电流。所述方法还包括基于与第一相位的峰值电流相对应的值来确定所述测量第二相位电流的目标值；以及基于所述测量第二相位电流和所述目标值之间的差来识别电流传感器误差。
文档编号B60R16/02GK101895245SQ20101018185
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月20日 优先权日2009年5月22日
发明者S·查克拉巴蒂, W·D·王 申请人:通用汽车环球科技运作公司