具有电流传感器误差校正的电动机驱动器制造技术

本申请涉及具有电流传感器误差校正的电动机驱动器。根据本申请的系统(10)，其被配置成操作电动机(12)并校正由系统(10)使用的电流传感器(16)中存在的电流测量误差，该系统包括多个电压传感器(14)，多个电流传感器(16)，和控制器(18)。多个电压驱动器中的每个被电耦合到电机(12)的每相中。多个电流传感器(16)中的每个被分别配置成测量电机(12)每相的电流。控制器(18)被配置成取样来自每个电流传感器的电流信号(20)，以及基于当电机(12)在转动时来自每个电流传感器的电流信号(20)的多个样本，确定每个电流传感器的基线偏移误差(26)。

【技术实现步骤摘要】

本公开通常涉及被配置成操作电动机的系统，尤其涉及校正该系统使用的电流传感器中存在的电流测量误差的方法。
技术介绍
许多电动机控制系统配备有电流传感器以监测电动机各相的电流量，由此发动机可以以最有效率的方式运行，并且电动机的输出转矩可被预测。使用霍尔效应电流传感器十分方便，但是经济型版本常受限于误差。通常类型的误差可以被表征为偏移误差和增益误差，增益误差和偏移误差通常以温度、电流强度、之前的运行情况(即迟滞现象)、外部噪声和其他因素为函数而变化。在电流传感器中的直流电偏移误差可能造成许多不良效应。这些不良效应包括：流过换流器(inverter)和发动机各相的直流电流，其导致额外功率损耗和发热；电机中的转矩波动，其导致噪声和机械振动；以及不正确的死区时间补偿，其导致相电流波形中的不良谐波。曾有人提出，当电源刚开始施加给系统，而电动机没有移动且没有电流送到电动机时，确定直流电流偏移误差。然而，这项技术不会探测到在该系统的操作循环中随着时间或温度变化的误差。
技术实现思路
根据一个实施例，提供了一种系统，该系统被配置成操作电动机和校正该系统使用的电流传感器中存在的电流测量误差。该系统包括多个电压驱动器，多个电流传感器，和控制器。多个电压驱动器中的每个被电耦合到电动机的每相中。多个电流传感器中的每个被各自配置成测量电动机每相中的电流。控制器被配置成取样来自每个电流传感器的电流信号，并基于当电机在转动时来自每个电流传感器的电流信号的多个样本，确定每个电流传感器的基线偏移误差。在另一实施例中，提供了一种方法，该方法操作电动机并校正在该电动机的诸个相中使用的电流传感器中存在的电流测量误差。该方法包括提供多个被电耦合到
电动机每相的电压驱动器的步骤。该方法还包括提供多个电流传感器的步骤，每个电流传感器被配置成测量电动机每相中的电流。该方法进一步包括取样来自每个电流传感器电流信号的步骤。该方法还包括当电机在转动时，基于来自每个电流传感器的电流信号的多个样本，确定每个电流传感器的基线偏移误差的步骤。进一步的特征和优点将会在阅读以下对优选实施例的具体说明后更清楚地显现，该优选实施例仅是作为非限制性示例、且参考附图给出。附图说明本专利技术现在将以示例方式参考附图来加以描述，其中：图1是根据一个实施例的被配置成操作电动机的系统的示意图，图2是根据一个实施例的校正图1系统中电流传感器误差的方法的流程图。具体实施方式图1示出了被配置成操作电动机12(以下称作电机12)的系统10的非限制性例子。作为示例而非限制，系统10和电机12可以是交通工具的一部分(未显示)，例如混合电动车(HEV)，其中电机12所输出的机械转矩被用来驱动该交通工具。本领域人员应会理解，本文所描述的系统10的一部分有时被称作换流器，该换流器把来自电池组的直流(DC)电功率(此处通过正电压B+和参考电压GND表示)转换成应用于电机12三相(A、B、C)的正弦电压。可预想到的是，在此描述的系统10也可被用于工业电机控制应用，也可被用于产生梯形电压以代替正弦电压。还可预想到的是，本文展示的教示可被应用于操作或驱动具有多于或少于三相的电机的系统。系统10包括多个电耦合到电机12每相的电压驱动器14。正如本领域人员所会认识到的一样，各个驱动器可各自为晶体管，例如MOSFET，IGBT，或者BJT。每对驱动器，例如高压驱动器和低压驱动器，在相对高频，例如大于1k赫兹时，可交替地开和关以在电机12的每相(A，B，C)处合成正弦信号。系统10包括多个电流传感器16，在该非限制性例子中，多个电流传感器16中的每个电流传感器被配置成单独地测量电机12每相的电流。正如将在以下进一步详细描述的，系统10有利地被配置成校正由系统10使用的多个电流传感器16中的每个电流传感器中存在的电流测量误差。还可预想到的是，本文所展示的教示可适用于其他系统装置，例如，单一电流传感器用于测量被多个电压驱动器14共
享的接地路径(GND)中的电流。系统10包括控制器18，控制器18被配置成取样来自多个电流传感器16中的每个电流传感器的电流信号20。控制器18可包括一个处理器40，例如微处理器或者其他控制电路，例如模拟和/或者数字控制电路，其包括对本领域人员而言应是显而易见的，用于处理数据的专用集成电路(ASIC)。控制器18可包括模拟-数字转换器22，以下简称ADC，来捕捉电流信号20和在该系统10中存在的其他模拟信号的样本。控制器18可包括存储器24，包括非易失性存储器，例如用于存储一个或多个例行程序(routine)、阈值和捕获的数据的电可擦只读存储器(EEPROM)。该一个或多个例行程序可被处理器40执行以执行步骤，从而尤其用于确定基线偏移误差26，以下称作多个电流传感器16的每个电流传感器的IOB 26。正如以下将做更详细解释的，IOB 26是基于当电机在转动时来自每个电流传感器的电流信号20的多个样本。这个特征使得系统10区别于现有的系统，现有的系统仅当一开始通电时且在电机被操作或转动之前确定基线偏移误差。正如在接下来的说明中会更明白易懂的是，优选地针对一个已知的温度，例如25℃，来确定IOB 26，由此系统10有利地装配了温度传感器28，该传感器28被放置以确定多个电流传感器16的操作温度30。在这个非限制性例子中，仅当认可电机12是系统10中高温的典型主要来源这一事实时，温度传感器28才被解说成被置于电机12之内。然而，如果多个电流传感器16被置于远离电机12，处于绝热电路板组装上(未示出)，那么应认识到温传感器28被优选地置于靠近多个电流传感器16，例如在相同的电路板组装上。一般地，系统10被配置成执行方法200(图2)以自动校正偏移误差和增益误差，以及多个电流传感器16中存在的那些误差的漂移。在下面的方程式中，已知的数学运算缩写如下：‘sum[]’用于求和运算；‘max[]’用于最大值运算；‘abs[]’用于绝对值运算；‘sqrt[]’用于平方根运算。作为背景资料，霍尔效应电流传感器中的误差(E)可由方程式1定义，如下：E＝IOB+IOT*(TO-25)+(GI+GOB+GT*(TO-25))*IP/100 (方程式1),其中，IOB是如上所述的在25℃时电流传感器的基线偏移误差26(IOB 26)；IOT*(TO-25)是温度依赖性偏移误差，它是该温度依赖性偏移系数38(以下称作IOT 38)，乘以操作温度30(TO)和用来确定该IOB 26的参考温度(25℃)之差，
所得的乘积；GI是电流依赖性增益误差项；GOB是25℃时的基线增益误差项；GT*(TO-25)是温度依赖性增益误差项。从这里可以看出，偏移和增益的校正将作为温度的函数且随着电流级别而改变。此外，可能存在诸多效应，诸如磁滞效应，其在传感器中留下剩余磁通，且在启动时造成错误的偏移。当尝试确定以上定义的多种误差项中的一个或多个时，为了将所加电压的影响最小化，优选地，在电机12的所有相(A，B，C)被多个电压驱动器14一起电短路时，获得电流信号20的多个样本。例如，控制器18的门驱动器32可操作所有的高压侧驱动器为关闭状态，并操作所有低压侧驱动器为打开状态，以将电机12的所有相(A，B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统(10)，其被配置成操作电动机(12)，并校正在由所述系统(10)使用的电流传感器(16)中存在的电流测量误差，所述系统(10)包括：多个电压驱动器(14)，其被电耦合到电机(12)的每相；多个电流传感器(16)，每个电流传感器被配置成测量所述电机(12)的每相中的电流；控制器(18)，其被配置成取样来自每个电流传感器的电流信号(20)，并基于当电机(12)在转动时来自每个电流传感器的所述电流信号(20)的多个样本，确定每个电流传感器的基线偏移误差(26)。

【技术特征摘要】
2015.03.20 US 14/664,4481.一种系统(10)，其被配置成操作电动机(12)，并校正在由所述系统(10)使用的电流传感器(16)中存在的电流测量误差，所述系统(10)包括：多个电压驱动器(14)，其被电耦合到电机(12)的每相；多个电流传感器(16)，每个电流传感器被配置成测量所述电机(12)的每相中的电流；控制器(18)，其被配置成取样来自每个电流传感器的电流信号(20)，并基于当电机(12)在转动时来自每个电流传感器的所述电流信号(20)的多个样本，确定每个电流传感器的基线偏移误差(26)。2.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，当所述电机(12)的所有相被所述多个电压驱动器(14)一起电短路时，所述多个样本被获取。3.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述多个样本在所述电机(12)的整数次的电转动期间被获取。4.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述多个样本在所述电机(12)的整数次的物理旋转期间被获取。5.如权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述系统(10)包括温度传感器(28)，其被放置以确定所述多个电流传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·克莱夫塔，
申请(专利权)人：德尔福技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US