近年来，电动助力转向（Electric Power Steering, EPS）系统在国内发展迅速。相比传统的液压助力转向系统，EPS系统能够解决转向系统中存在的“轻”与“灵”的矛盾，可根据车速更改助力电机输出转矩的大小，提高车辆在低速行驶时的转向灵敏性，在高速行驶时保证转向系统的稳定性。同时，EPS系统取消了油泵和液压回路，使得汽车转向系统装配容易，更加环保和节能 [1]。目前，国内大部分EPS系统使用有刷直流电机或无刷直流电机作为助力电机 [2]。其中，有刷直流电机中换向器和电刷的存在会影响转向系统的寿命，无刷直流电机转矩脉动较大，不适用于EPS系统。永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）相比于直流电机，具有体积小、质量轻、无需维护、功率密度高、效率高的特点 [3-5]。随着元器件制造工艺的发展，PMSM的控制成本不断降低，控制性能不断提高，成为汽车中主要使用的驱动电机之一 [6]。在EPS系统中，电机的转矩脉动直接影响到驾驶员的操作舒适性，因此减小助力电机的转矩脉动是非常必要的。对于PMSM而言，除了电机结构可以引起转矩脉动，永磁磁通空间谐波、逆变器死区效应以及电流传感器的误差都会引起转矩脉动 [7]。目前国内大多数学者专注于PMSM控制算法的研究，使PMSM的控制性能越来越好，但对电流传感器误差引起的PMSM转矩脉动的研究较少 [8]。因PMSM控制系统中使用半导体器件，所以温度的变化会引起电流传感器的误差，主要包括零点偏移误差和增益误差。传统的电流偏移补偿算法在电机和逆变器停止工作时采集电流传感器的输出值，并将输出值作为电流传感器的零点。传统的电流偏移补偿算法难以补偿电机运行过程中电流传感器的误差。研究表明，夏天汽车在停车期间，汽车仪表盘的温度最高可达到70℃，因此汽车内环境变化较大，使用传统的电流偏移补偿算法难以消除电流传感器的误差，从而引起电机的转矩脉动，增加驾驶员的驾驶负担，所以对电流传感器实时高精度的补偿非常必要。目前，国内外有部分学者对电流传感器误差进行了研究。文献[7]通过离散傅里叶变换和低通滤波计算相电压的直流分量来间接调整相电流的偏移误差。文献[8]假设两电流传感器误差变化一致，在此基础上提出了一种提取d轴电流基频频谱并利用“试探性”零点调节的方法消除电流传感器误差，从而减小电机转矩脉动。文献[9]在验证文献[7]方法的基础上，提出了一种基于三电流传感器的电流误差补偿方法。文献[10]提出了一种补偿零点漂移误差和增益误差的方法，在分析电流误差对相电流和输出电压的影响的基础上，使用电压估算电流的正负序分量，在旋转坐标系中对误差进行补偿。文献[11]对PI控制器的d轴输出量进行积分，并判断扇区之间积分的差值，对电流偏移误差进行补偿。以上方法对于计算量要求较高，并且适用于电机转速平稳的场合，而EPS系统中电机的转速和转矩与驾驶员的输入转矩密切相关，难以使用以上算法对电流误差进行补偿。天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室的研究人员袁臣虎、王岁等，在2018年第16期《电工技术学报》上撰文，结合EPS系统助力电机的运动特性，提出一种电流传感器补偿算法。该算法主要是在助力电机处于EPS系统助力死区时，采集助力电机的转速，当电机转速为零时，根据三相逆变器的输入PWM占空比的大小估算相电压，通过低通滤波滤除相电压高频干扰，根据相电压偏移对电流的偏移误差进行补偿。首先分析电流偏移误差对PMSM输出转矩的影响；建立EPS系统模型，分析电机转矩脉动对驾驶员的输入转矩的影响；给出零速零转矩电流偏移误差补偿算法的具体实现过程；通过仿真和实验验证该算法的可行性。研究表明该算法能补偿由于外部环境变化引起的电流传感器零点偏移误差。采用误差补偿算法后，方向盘抖振现象消失，满足驾驶舒适性的要求。此外，该算法可应用于具有EPS系统运动特点的PMSM系统中，即系统运行过程中不可避免地出现零速零电流设定情况，如线控转向系统中的路感电机的控制。

图12 实验台架

图1 EPS系统中PMSM控制框图