本公開總體涉及電動(dòng)馬達(dá)，具體涉及電動(dòng)馬達(dá)再生(regeneration)。在更具體地，本公開涉及用于管理再生以提高整體電動(dòng)馬達(dá)性能的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

電動(dòng)馬達(dá)在各種機(jī)電系統(tǒng)中可以以不同速度來(lái)操作。在一些情況下，當(dāng)電動(dòng)馬達(dá)以高速操作時(shí)，再生狀態(tài)發(fā)生。在電動(dòng)馬達(dá)所需的負(fù)荷的突然減小使得電流換向且流回到馬達(dá)的電源中時(shí)，發(fā)生再生。電源例如可以是電池、電池系統(tǒng)或某一其他類型的電源。電流流回到電源中可能引起過(guò)電壓(overvoltage)，過(guò)電壓可能對(duì)電源具有不期望的影響，降低電源的性能，或者防止電源能夠向電動(dòng)馬達(dá)供電。因此，再生可能降低電動(dòng)馬達(dá)的整體性能。

再生通常響應(yīng)于電動(dòng)馬達(dá)的占空比減小、負(fù)荷變化或這兩者發(fā)生，或在它們期間發(fā)生。一些當(dāng)前可用的、用于管理再生的方法使用硬件部件，諸如例如但不限于分流電阻器和電壓比較器電路。然而，這些硬件部件可能比期望更多地增大電動(dòng)馬達(dá)的重量。進(jìn)一步地，這些硬件部件可能比期望更多地增大電動(dòng)馬達(dá)的總成本。因此，將可期望的是，具有將上面討論的問(wèn)題中的至少一些以及其他可能問(wèn)題考慮在內(nèi)的方法和設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)例示性示例中，提供了一種用于控制馬達(dá)的再生的方法。使用從電壓傳感器接收的電壓信號(hào)來(lái)識(shí)別由電源向馬達(dá)提供的瞬時(shí)電壓。使用瞬時(shí)電壓、之前計(jì)算的平均電壓、以及用于瞬時(shí)電壓的權(quán)重因子來(lái)計(jì)算針對(duì)馬達(dá)的新平均電壓。將新平均電壓與瞬時(shí)電壓之間的差和所選閾值進(jìn)行比較，以確定再生條件是否存在。響應(yīng)于確定再生條件存在控制馬達(dá)的操作，使得馬達(dá)的占空比不減小。

在另一個(gè)例示性示例中，一種設(shè)備包括：電壓傳感器和控制器。電壓傳感器測(cè)量由電源向馬達(dá)提供的電壓，以生成電壓信號(hào)?？刂破魇褂脧碾妷簜鞲衅鹘邮盏碾妷盒盘?hào)來(lái)識(shí)別瞬時(shí)電壓?？刂破魇褂盟矔r(shí)電壓、之前計(jì)算的平均電壓以及用于瞬時(shí)電壓的權(quán)重因子，來(lái)計(jì)算針對(duì)馬達(dá)的新平均電壓?？刂破鲗⑿缕骄妷号c瞬時(shí)電壓之間的差和所選閾值進(jìn)行比較，以確定再生條件是否存在。控制器響應(yīng)于確定再生條件存在控制馬達(dá)的操作，使得馬達(dá)的占空比不減小。

在又一個(gè)例示性示例中，提供了一種用于控制飛機(jī)中的電動(dòng)馬達(dá)來(lái)管理再生的方法。從測(cè)量由電源向電動(dòng)馬達(dá)提供的電壓的電壓傳感器接收電壓信號(hào)。從電壓信號(hào)識(shí)別瞬時(shí)電壓。使用瞬時(shí)電壓、之前計(jì)算的平均電壓以及用于瞬時(shí)電壓的權(quán)重因子來(lái)計(jì)算新平均電壓?；谒矔r(shí)電壓與新平均電壓之間的差，針對(duì)再生條件是否存在進(jìn)行確定。當(dāng)確定再生條件存在時(shí)，調(diào)節(jié)用于電動(dòng)馬達(dá)的占空比的速率限制器(ratelimiter)，以防止占空比以不期望的方式減小。

特征和功能在本公開的各種示例中可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，或者在又一些示例中可以組合，其中，另外的細(xì)節(jié)可以參照如下描述和附圖來(lái)看到。

附圖說(shuō)明

所附權(quán)利要求中闡述了被認(rèn)為是例示性示例的特性的新型特征。然而，例示性示例及其優(yōu)選的使用模式、另外的目的以及特征將在連同附圖一起閱讀時(shí)，參照本公開的例示性示例的如下詳細(xì)描述而最好地理解，在附圖中：

圖1是根據(jù)例示性示例的馬達(dá)系統(tǒng)的圖；

圖2是根據(jù)例示性示例的、框圖形式的馬達(dá)系統(tǒng)的圖；

圖3是根據(jù)例示性示例的、流程圖形式的用于控制電動(dòng)馬達(dá)管理再生的處理的圖；

圖4是根據(jù)例示性示例的、流程圖形式的用于控制電動(dòng)馬達(dá)管理再生的處理的圖；以及

圖5是根據(jù)例示性示例的、流程圖形式的用于執(zhí)行馬達(dá)的無(wú)傳感器換向的處理的圖。

具體實(shí)施方式

例示性示例將不同的考慮因素考慮在內(nèi)。例如，例示性示例將可以期望在不需要向電動(dòng)馬達(dá)添加硬件部件的情況下有效管理電動(dòng)馬達(dá)的再生考慮在內(nèi)。具體地，例示性示例將由與電動(dòng)馬達(dá)關(guān)聯(lián)的電壓傳感器進(jìn)行的干線電壓測(cè)量(railvoltagemeasurement)可以用于管理再生考慮在內(nèi)?？梢酝ㄟ^(guò)確保馬達(dá)的有效率在再生條件期間不降低，以允許修正再生條件，來(lái)管理再生。

由此，例示性示例提供了用于控制電動(dòng)馬達(dá)管理再生的方法和設(shè)備。在一個(gè)例示性示例中，使用電壓傳感器來(lái)測(cè)量馬達(dá)的瞬時(shí)電壓。使用瞬時(shí)電壓、之前計(jì)算的平均電壓、以及瞬時(shí)電壓的權(quán)重因子，來(lái)計(jì)算針對(duì)馬達(dá)的新平均電壓。將新平均電壓與所選閾值進(jìn)行比較，以確定再生條件是否存在。響應(yīng)于確定再生條件存在控制馬達(dá)的操作，使得馬達(dá)的占空比不減小。具體地，馬達(dá)的操作被控制為使得不允許占空比減小，直到再生條件不再存在為止。

現(xiàn)在參照附圖(具體參照?qǐng)D1)，根據(jù)例示性示例描繪了馬達(dá)系統(tǒng)的圖。在該例示性示例中，馬達(dá)系統(tǒng)100包括馬達(dá)102和無(wú)傳感器換向系統(tǒng)104。

馬達(dá)102在該例示性示例中是電動(dòng)馬達(dá)。具體地，馬達(dá)102是具有三相的無(wú)刷直流(bldc)馬達(dá)。電源105向馬達(dá)102供電。在該例示性示例中，電源105采取直流電源的形式。

馬達(dá)102包括轉(zhuǎn)子106、定子108以及多個(gè)繞組110。在該例示性示例中，多個(gè)繞組110包括第一繞組112、第二繞組114以及第三繞組116。這些繞組中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于馬達(dá)102的不同相。

如所描繪的，無(wú)傳感器換向系統(tǒng)104連接到馬達(dá)102。具體地，無(wú)傳感器換向系統(tǒng)104連接到多個(gè)繞組110。無(wú)傳感器換向系統(tǒng)104包括：連接到馬達(dá)102的電路118，和控制器120。

電路118包括電壓傳感器121、逆變器122以及電壓測(cè)量系統(tǒng)124。電壓傳感器121測(cè)量馬達(dá)102操作期間馬達(dá)102的電壓。如所描繪的，所測(cè)量電壓可以是干線電壓(railvoltage)。干線電壓是由電源105提供的電壓。控制器120使用由電壓傳感器121提供的干線電壓測(cè)量結(jié)果來(lái)管理再生。具體地，控制器120確保馬達(dá)102的占空比在再生條件期間不減小，且確保占空比不減小，直到再生條件不再存在為止。

逆變器122用于控制馬達(dá)102的換向。具體地，逆變器122控制馬達(dá)102的換向時(shí)刻。如所描繪的，逆變器122包括晶體管126、晶體管128、晶體管130、晶體管132、晶體管134以及晶體管136。在該例示性示例中，晶體管126、晶體管128、晶體管130、晶體管132、晶體管134以及晶體管136中的每一個(gè)采取金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的形式。

在該例示性示例中，逆變器122還包括柵極驅(qū)動(dòng)器131、柵極驅(qū)動(dòng)器133以及柵極驅(qū)動(dòng)器135。這些柵極驅(qū)動(dòng)器可以控制逆變器122的各種晶體管何時(shí)切換到導(dǎo)通狀態(tài)且何時(shí)切換到截止?fàn)顟B(tài)。

電壓測(cè)量系統(tǒng)124用于測(cè)量多個(gè)繞組110中的每一個(gè)處的電壓。如所描繪的，電壓測(cè)量系統(tǒng)124包括：分壓器138、分壓器140以及分壓器142。分壓器138、分壓器140以及分壓器142分別連接到第一繞組112、第二繞組114以及第三繞組116。進(jìn)一步地，分壓器138、分壓器140以及分壓器142中的每一個(gè)連接到地144。

分壓器138測(cè)量第一繞組112處的電壓。分壓器140測(cè)量第二繞組114處的電壓。分壓器142測(cè)量第三繞組116處的電壓。

在該例示性示例中，控制器120使用在多個(gè)繞組110中的每一個(gè)處測(cè)量的電壓，來(lái)計(jì)算用于馬達(dá)102的三個(gè)相中的每一個(gè)的反電動(dòng)勢(shì)。例如，控制器120可以計(jì)算用于馬達(dá)102的第一相的第一反電動(dòng)勢(shì)、用于馬達(dá)102的第二相的第二反電動(dòng)勢(shì)、以及用于馬達(dá)102的第三相的第三反電動(dòng)勢(shì)。

控制器120然后使用第一反電動(dòng)勢(shì)、第二反電動(dòng)勢(shì)以及第三反電動(dòng)勢(shì)來(lái)計(jì)算總反電動(dòng)勢(shì)。以該方式，控制器120可以基于由電壓測(cè)量系統(tǒng)124測(cè)量的電壓使用一個(gè)或更多個(gè)數(shù)字算法來(lái)計(jì)算總反電動(dòng)勢(shì)。由此，可以減少用于控制馬達(dá)102換向的硬件部件的數(shù)量，從而減輕馬達(dá)系統(tǒng)100的總重。

控制器120基于總反電動(dòng)勢(shì)生成結(jié)果。結(jié)果可以具有第一值或第二值。例如但不限于，控制器120可以生成在總反電動(dòng)勢(shì)為負(fù)時(shí)具有第一值且在總反電動(dòng)勢(shì)為正時(shí)具有第二值的結(jié)果。

在該例示性示例中，控制器120使用所生成的結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)馬達(dá)102的換向相(commutationphase)和換向時(shí)段這兩者。這些調(diào)節(jié)影響控制器120如何控制柵極驅(qū)動(dòng)器131、柵極驅(qū)動(dòng)器133以及柵極驅(qū)動(dòng)器135，從而影響控制晶體管126、晶體管128、晶體管130、晶體管132、晶體管134以及晶體管136中的每一個(gè)何時(shí)在導(dǎo)通狀態(tài)與截止?fàn)顟B(tài)之間切換?？刂七@些晶體管中的每一個(gè)的導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)控制馬達(dá)102的換向。

無(wú)傳感器換向系統(tǒng)104被配置為提供多個(gè)繞組110中的電流與總反電動(dòng)勢(shì)之間提高的相位對(duì)齊。馬達(dá)102的輸出功率可以在該電流和總反電動(dòng)勢(shì)相位對(duì)齊時(shí)被最大化。進(jìn)一步地，無(wú)傳感器換向系統(tǒng)104改進(jìn)換向時(shí)刻。

上述電路118的構(gòu)造和由控制器120執(zhí)行的功能減少浪涌電流的產(chǎn)生，并且提供從馬達(dá)102的換向至換向的更平滑的電流波形。通過(guò)減少浪涌電流并提供換向之間更平滑的電流波形，無(wú)傳感器換向系統(tǒng)104可以提高馬達(dá)102的效率，幫助減少馬達(dá)102所生成的熱量，減少或消除過(guò)電流，并且提高馬達(dá)102的輸出功率。進(jìn)一步地，上述電路118的簡(jiǎn)單構(gòu)造和由控制器120執(zhí)行的功能，允許以更低成本提供高效的無(wú)傳感器換向。

現(xiàn)在參照?qǐng)D2，根據(jù)例示性示例以框圖形式描繪了馬達(dá)系統(tǒng)的圖。在該例示性示例中，馬達(dá)系統(tǒng)200包括馬達(dá)202、電路204、電源205以及控制器206。圖1中的馬達(dá)系統(tǒng)100、馬達(dá)102、電路118、電源105以及控制器120分別是：用于圖2中的馬達(dá)系統(tǒng)200、馬達(dá)202、電路204、電源205以及控制器206的實(shí)施方案的示例。

馬達(dá)202是可以采取不同形式的電動(dòng)馬達(dá)。取決于實(shí)施方案，馬達(dá)202可以采取無(wú)刷直流馬達(dá)、永磁同步馬達(dá)、磁阻馬達(dá)、交流(ac)電感馬達(dá)或某一其他類型的電動(dòng)馬達(dá)的形式。馬達(dá)202可以屬于作為飛機(jī)、船只、航天器、地面交通工具或某一其他類型的復(fù)雜系統(tǒng)或平臺(tái)的一部分的機(jī)電系統(tǒng)。

電源205向馬達(dá)202供電。在一些例示性示例中，電源205是直流電源。電源205可以采取電池、電池系統(tǒng)或某一其他類型電源的形式。

在一個(gè)例示性示例中，馬達(dá)202具有多個(gè)繞組208。例如，馬達(dá)202可以為具有用于三個(gè)不同相的三個(gè)繞組的三相馬達(dá)。具體地，第一相可以為相a，第二相可以為相b，并且第三相可以為相c。

電路204連接到馬達(dá)202和控制器206。電路204包括電壓傳感器210。電壓傳感器210測(cè)量由電源205向馬達(dá)202提供的電壓212，并向控制器206發(fā)送電壓信號(hào)213。電壓212可以為干線電壓，該干線電壓是由電源205向馬達(dá)202提供的電壓。

控制器206使用來(lái)自電壓傳感器210的電壓信號(hào)213中所含的電壓212的測(cè)量結(jié)果，來(lái)管理馬達(dá)202的再生。例如，在給定的時(shí)間點(diǎn)，控制器206根據(jù)從電壓傳感器210接收的電壓信號(hào)213，來(lái)識(shí)別瞬時(shí)電壓214。瞬時(shí)電壓214還可以被稱為瞬時(shí)干線電壓。瞬時(shí)電壓214可以是特定時(shí)間點(diǎn)電壓信號(hào)213的樣本。

控制器206使用瞬時(shí)電壓214、之前計(jì)算的平均電壓218、以及用于瞬時(shí)電壓214的權(quán)重因子220，來(lái)計(jì)算馬達(dá)202的新平均電壓216。在一些例示性示例中，之前計(jì)算的平均電壓218可以是基于在馬達(dá)202的操作開始時(shí)開始的采樣歷史的、馬達(dá)202的之前計(jì)算的平均干線電壓。在其他例示性示例中，之前計(jì)算的平均電壓218可以是基于預(yù)定義尺寸的采樣歷史的、馬達(dá)202的之前計(jì)算的平均干線電壓。例如，之前計(jì)算的平均電壓218可以是從電壓傳感器210接收的電壓信號(hào)213的n個(gè)樣本的平均電壓。n個(gè)樣本可以是5個(gè)樣本、10各樣本、20個(gè)樣本、50個(gè)樣本、100個(gè)樣本或某一其他數(shù)量的樣本。所選數(shù)量n還可以基于采樣速率r。例如但不限于，n可以在采樣速率r更快時(shí)更大。類似地，n可以在采樣速率r更慢時(shí)更小。

在一個(gè)例示性示例中，控制器206使用如下等式計(jì)算新平均電壓216：

vnewavg＝[vprevavg*(1-w)]+[vinst*w](1)

其中，vnewavg是新平均電壓216，vprevavg是之前計(jì)算的平均電壓218，w是權(quán)重因子220，并且vinst是瞬時(shí)電壓214。

控制器206計(jì)算新平均電壓216與瞬時(shí)電壓214之間的差222?？刂破?06將差222與所選閾值224進(jìn)行比較，以確定再生條件226是否存在?；陔娫?05的容量和特性來(lái)選擇所選閾值224。

如果差222大于所選閾值224，那么控制器206確定再生條件226存在。當(dāng)再生條件226存在時(shí)，瞬時(shí)電壓214可以高于期望，從而指示電源205中的過(guò)電壓。

響應(yīng)于確定再生條件226存在，控制器206控制馬達(dá)202的操作，以修正該再生。具體地，控制器206控制馬達(dá)202的占空比228。例如，控制器206在再生條件226存在時(shí)防止占空比228減小。作為一個(gè)例示性示例，用于占空比228的速率限制器可以被調(diào)節(jié)為防止占空比228的任意減小。通過(guò)防止占空比228的減小，馬達(dá)202的速度被控制為允許用于修正再生的足夠時(shí)間。通過(guò)防止占空比228減小，防止馬達(dá)202的速度在再生條件226期間提高。

在其他例示性示例中，響應(yīng)于確定再生條件226存在，可以允許占空比228減小，但放慢占空比228減小的速率。換言之，響應(yīng)于確定再生條件226存在，控制器206可以將用于占空比228的減速率(decelerationrate)設(shè)置為零。

進(jìn)一步地，響應(yīng)于確定再生條件226存在，控制器206調(diào)節(jié)權(quán)重因子220。在一個(gè)例示性示例中，權(quán)重因子220被減小為使得新平均電壓216的將來(lái)計(jì)算不被在再生期間出現(xiàn)的瞬時(shí)電壓214的過(guò)高測(cè)量結(jié)果污染。具體地，在新平均電壓216的計(jì)算中，減小瞬時(shí)電壓214的權(quán)重因子220將比瞬時(shí)電壓214更多的權(quán)重置于之前計(jì)算的平均電壓218上。

作為一個(gè)例示性示例，權(quán)重因子220可以從大約0.1減小至大約0.05，或者從大約0.12減小至大約0.08。以該方式減小權(quán)重因子220確保了，控制器120不在實(shí)際上再生仍然進(jìn)行時(shí)過(guò)早地確定再生條件226不再存在。

權(quán)重因子220可以以不同方式來(lái)調(diào)節(jié)。在一些情況下，權(quán)重因子220可以響應(yīng)于確定再生條件226存在而從更高的第一權(quán)重因子切換至更低的第二權(quán)重因子。在其他例示性示例中，可以基于將差222考慮在內(nèi)的等式或算法來(lái)減小權(quán)重因子220。

控制器206對(duì)于所取得的電壓信號(hào)213的各樣本執(zhí)行計(jì)算新平均電壓216和確定再生條件226是否存在的處理。當(dāng)控制器206確定再生條件226不再存在時(shí)，可以允許減小占空比228，并且可以重新調(diào)節(jié)權(quán)重因子220。例如，權(quán)重因子220可以切換回更高的權(quán)重因子或默認(rèn)權(quán)重因子。

在一些例示性示例中，電路204和控制器206還可以形成無(wú)傳感器換向系統(tǒng)230。例如，電路204可以包括逆變器232和電壓測(cè)量系統(tǒng)234，這兩者都連接到多個(gè)繞組208和地。圖1中的逆變器122和電壓測(cè)量系統(tǒng)124可以分別是圖2中的逆變器232和電壓測(cè)量系統(tǒng)234的實(shí)施方案的示例。

在一個(gè)例示性示例中，逆變器232采取三相逆變器的形式。例如但不限于，逆變器232可以包括三對(duì)晶體管，該三對(duì)晶體管以半橋構(gòu)造連接在電路204中，以形成三相逆變器。逆變器232控制馬達(dá)202的換向時(shí)刻。

電壓測(cè)量系統(tǒng)234連接到逆變器232和馬達(dá)202。電壓測(cè)量系統(tǒng)234用于測(cè)量多個(gè)繞組208中的每一個(gè)處的電壓。在一個(gè)例示性示例中，電壓測(cè)量系統(tǒng)234可以包括各參考到地的第一分壓器236、第二分壓器238以及第三分壓器240。

第一分壓器236測(cè)量馬達(dá)202的第一相電壓242，第二分壓器238測(cè)量馬達(dá)202的第二相電壓，并且第三分壓器240測(cè)量馬達(dá)202的第三相電壓246?？刂破?06使用這些相電壓來(lái)計(jì)算總反電動(dòng)勢(shì)246(vbemf)。具體地，控制器206將第一相電壓242、第二相電壓244以及第三相電壓246用作到輸出總反電動(dòng)勢(shì)247的算法中的輸入。

在一個(gè)例示性示例中，控制器206執(zhí)行如下計(jì)算：

vas＝va–[(vb+vc)/2]；(2)

vbs＝vb–[(va+vc)/2]；(3)

vcs＝vc–[(va+vb)/2]；(4)

其中，va是第一相電壓242，vb是第二相電壓244，vc是第三相電壓246，vas是第一反電動(dòng)勢(shì)，vbs是第二反電動(dòng)勢(shì)，并且vcs是第三反電動(dòng)勢(shì)。

控制器206使用第一反電動(dòng)勢(shì)、第二反電動(dòng)勢(shì)以及第三反電動(dòng)勢(shì)來(lái)確定總反電動(dòng)勢(shì)247。具體地，控制器206可以基于馬達(dá)202的當(dāng)前換向狀態(tài)來(lái)選擇第一反電動(dòng)勢(shì)、第二反電動(dòng)勢(shì)以及第三反電動(dòng)勢(shì)中的一個(gè)為具有正或負(fù)號(hào)的總反電動(dòng)勢(shì)247。

例如，逆變器232可以提供馬達(dá)202的六步換向。換言之，馬達(dá)202可以具有六個(gè)換向狀態(tài)?？刂破?06可以進(jìn)行如下選擇：

換向狀態(tài)a-b→vbemf＝vcs；(5)

換向狀態(tài)b-a→vbemf＝-vcs；(6)

換向狀態(tài)b-c→vbemf＝vas；(7)

換向狀態(tài)c-b→vbemf＝-vas；(8)

換向狀態(tài)a-c→vbemf＝vbs；以及(9)

換向狀態(tài)c-a→vbemf＝-vbs。(10)

可以對(duì)于低占空比和高占空比這兩者，來(lái)執(zhí)行通過(guò)控制器206使用上述算法來(lái)計(jì)算總反電動(dòng)勢(shì)247。例如但不限于，上述算法可以對(duì)于范圍在大約8％至大約100％之間的占空比有效。

一旦已經(jīng)計(jì)算總反電動(dòng)勢(shì)247，則控制器206生成基于總反電動(dòng)勢(shì)247具有第一值250或第二值252的結(jié)果248。例如但不限于，當(dāng)總反電動(dòng)勢(shì)247為負(fù)時(shí)，用于結(jié)果248的第一值250可以為負(fù)一(-1)。進(jìn)一步地，當(dāng)總反電動(dòng)勢(shì)247為正時(shí)，用于結(jié)果248的第一值252可以為正一(+1)。

控制器206使用結(jié)果248來(lái)調(diào)節(jié)馬達(dá)202的換向相254和換向時(shí)段256。在一個(gè)例示性示例中，控制器206使用結(jié)果248來(lái)更新相計(jì)數(shù)器258和時(shí)段調(diào)節(jié)器260。例如，取決于相計(jì)數(shù)器258的值，可以使相計(jì)數(shù)器258增量或減量。更具體地，當(dāng)結(jié)果248由于總反電動(dòng)勢(shì)247不為正而具有第一值250時(shí)，可以使相計(jì)數(shù)器258減量1。當(dāng)結(jié)果248由于總反電動(dòng)勢(shì)247為正而具有第二值252時(shí)，可以使相計(jì)數(shù)器258增量1。相計(jì)數(shù)器258確定馬達(dá)202的換向相254。

進(jìn)一步地，控制器206基于結(jié)果248來(lái)更新時(shí)段調(diào)節(jié)器260。在一個(gè)例示性示例中，控制器206從時(shí)段調(diào)節(jié)器260的當(dāng)前值減去結(jié)果248，以更新時(shí)段調(diào)節(jié)器260。以該方式，當(dāng)總反電動(dòng)勢(shì)247不為正時(shí)，時(shí)段調(diào)節(jié)器260增大。相反，當(dāng)總反電動(dòng)勢(shì)247為正時(shí)，時(shí)段調(diào)節(jié)器260減小。時(shí)段調(diào)節(jié)器260可以被加到換向時(shí)段256，以調(diào)節(jié)換向時(shí)段256，從而形成新的換向時(shí)段。

馬達(dá)202的換向相254和換向時(shí)段256的這些調(diào)節(jié)改善馬達(dá)202的換向時(shí)刻。具體地，這些調(diào)節(jié)用于控制逆變器232的操作，從而控制馬達(dá)202何時(shí)換向。

無(wú)傳感器換向系統(tǒng)230提供使馬達(dá)繞組電流與總反電動(dòng)勢(shì)247更緊密對(duì)齊的、用于使馬達(dá)202換向的系統(tǒng)。這樣，可以增加馬達(dá)202的輸出功率。

在這些例示性示例中，控制器206可以在軟件、硬件、固件或其組合中實(shí)施。當(dāng)使用軟件時(shí)，由控制器206執(zhí)行的操作可以使用例如但不限于被配置為在處理器單元上運(yùn)行的程序代碼來(lái)實(shí)施。當(dāng)使用固件時(shí)，由控制器206執(zhí)行的操作可以使用例如但不限于程序代碼和數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)施且被存儲(chǔ)在永久存儲(chǔ)器中，以在處理器單元上運(yùn)行。

當(dāng)采用硬件時(shí)，硬件可以包括：操作以執(zhí)行由控制器206執(zhí)行的操作的一個(gè)或更多個(gè)電路。取決于實(shí)施方案，硬件可以采取電路系統(tǒng)、集成電路、專用集成電路(asic)、可編程邏輯裝置、或被配置為執(zhí)行任意數(shù)量的操作的某一其他合適類型的硬件裝置的形式。

可編程邏輯裝置可以被配置為執(zhí)行特定操作。裝置可以被永久配置為執(zhí)行這些操作或可重新配置。可編程邏輯裝置可以采取例如但不限于可編程邏輯陣列、可編程陣列邏輯、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、或某一其他類型的可編程硬件裝置的形式。

圖2中馬達(dá)系統(tǒng)200的圖不意味著暗示對(duì)可以實(shí)施例示性示例的方式的物理或架構(gòu)限制?？梢允褂贸怂静考獾牟考虼嫠静考钠渌考?。一些部件可以是可選的。同樣，塊可以被呈現(xiàn)為例示一些功能部件。這些塊中的一個(gè)或更多個(gè)在例示性示例中實(shí)施時(shí)可以被組合、劃分或組合并劃分為不同的塊。

現(xiàn)在參照?qǐng)D3，根據(jù)例示性示例以流程圖形式描繪了用于控制電動(dòng)馬達(dá)以管理再生的處理的圖。圖3中所例示的處理300可以使用圖2中的控制器206控制圖2中的馬達(dá)202來(lái)實(shí)施。

通過(guò)基于從電壓傳感器接收的電壓信號(hào)識(shí)別針對(duì)馬達(dá)的瞬時(shí)電壓(操作302)而開始處理300。瞬時(shí)電壓可以為瞬時(shí)干線電壓。接著，使用瞬時(shí)電壓、之前計(jì)算的平均電壓以及權(quán)重因子計(jì)算針對(duì)馬達(dá)的新平均電壓(操作304)。

在操作304中，新平均電壓可以通過(guò)對(duì)之前計(jì)算的電壓和瞬時(shí)電壓這兩者加權(quán)來(lái)計(jì)算。例如，新平均電壓可以如下計(jì)算：

vnewavg＝[vprevavg*wxx]+[vinst*w](11)

其中，vnewavg是新平均電壓，vprevavg是之前計(jì)算的平均電壓，w是權(quán)重因子，vinst是瞬時(shí)電壓，并且wxx是平均權(quán)重因子。作為應(yīng)用于之前計(jì)算的平均電壓的權(quán)重因子的平均權(quán)重因子wxx可以例如但不限于被設(shè)置為等于1-w。

將新平均電壓與瞬時(shí)電壓之間的差和所選閾值進(jìn)行比較，以確定再生條件是否存在(操作306)。響應(yīng)于確定再生條件存在控制馬達(dá)的操作，使得馬達(dá)的占空比不減小(操作308)，其后，處理300終止。

現(xiàn)在參照?qǐng)D4，根據(jù)例示性示例以流程圖形式描繪了用于控制電動(dòng)馬達(dá)管理再生的處理的圖。圖4中所例示的處理400可以使用圖2中的控制器206控制圖2中的馬達(dá)202來(lái)實(shí)施。

通過(guò)從測(cè)量由連接到電動(dòng)馬達(dá)的電源提供的干線電壓的電壓傳感器接收電壓信號(hào)(操作402)開始處理400。然后基于電壓信號(hào)識(shí)別瞬時(shí)電壓(操作404)。在操作404中，瞬時(shí)電壓可以是電壓信號(hào)的樣本。

接著，使用瞬時(shí)電壓、之前計(jì)算的平均電壓、以及用于瞬時(shí)電壓的權(quán)重因子，計(jì)算針對(duì)馬達(dá)的新平均電壓(操作406)。計(jì)算新平均電壓與瞬時(shí)電壓之間的差(操作408)。

然后基于所計(jì)算的、新平均電壓與瞬時(shí)電壓之間的差，關(guān)于再生條件是否存在進(jìn)行確定(操作410)。在操作410中，當(dāng)差大于基于電源的容量和特性選擇的所選閾值時(shí)，再生條件可以被指示為存在。如果差不大于所選閾值，那么再生條件不存在。相反，非再生條件存在。

如果再生條件存在，則調(diào)節(jié)用于電動(dòng)馬達(dá)的占空比的速率限制器，以防止占空比以不期望的方式減小(操作412)。在操作412中，例如可以使用速率限制器來(lái)防止占空比減小。在一個(gè)例示性示例中，速率限制器用于限制占空比減小的速率。速率限制器可以被設(shè)置為更低的速率。取決于實(shí)施方案，該更低的速率可以為零，使得可以不允許占空比減小。

接著，減小瞬時(shí)電壓的權(quán)重因子(操作414)。在操作414中，減小瞬時(shí)電壓的權(quán)重因子有效增大了用于下一迭代的時(shí)間常數(shù)，從而提高新平均電壓的下一計(jì)算。處理400然后返回到上述的操作402。

再次參照操作410，如果差不大于所選閾值，則用對(duì)應(yīng)于非再生條件的值來(lái)更新瞬時(shí)電壓的權(quán)重因子和用于占空比的速率限制器(操作416)。在操作416中，權(quán)重因子和速率限制器可以已經(jīng)處于這些值。在一些情況下，權(quán)重因子可能需要被增大或切換至更高的值，并且速率限制器可能需要被設(shè)置為更高的速率。處理400然后進(jìn)行到上述的操作402。

現(xiàn)在參照?qǐng)D5，根據(jù)例示性示例以流程圖形式描繪了用于執(zhí)行馬達(dá)的無(wú)傳感器換向的處理的圖。圖5中所例示的處理500可以使用圖2中的、包括電路204的無(wú)傳感器換向系統(tǒng)230來(lái)實(shí)施。

可以通過(guò)從連接到地的電壓測(cè)量系統(tǒng)接收分別在馬達(dá)的第一繞組、第二繞組以及第三繞組處測(cè)量的第一相電壓、第二相電壓以及第三相電壓(操作502)而開始處理500。接著，使用第一相電壓、第二相電壓以及第三相電壓來(lái)計(jì)算馬達(dá)的總反電動(dòng)勢(shì)(操作504)。

生成在總反電動(dòng)勢(shì)不為正時(shí)具有第一值且在總反電動(dòng)勢(shì)為正時(shí)具有第二值的結(jié)果(操作506)。其后，使用該結(jié)果來(lái)更新相計(jì)數(shù)器和時(shí)段調(diào)節(jié)器(操作508)。

在操作508中，相計(jì)數(shù)器用于控制是延遲還是提前馬達(dá)的換向相。例如但不限于，可以通過(guò)例如但不限于將相計(jì)數(shù)器調(diào)節(jié)結(jié)果的值來(lái)執(zhí)行操作508。作為一個(gè)例示性示例，當(dāng)總反電動(dòng)勢(shì)為正時(shí)，可以使相計(jì)數(shù)器增量1，以使得換向相提前。當(dāng)總反電動(dòng)勢(shì)不為正時(shí)，可以使相計(jì)數(shù)器減量1，以使得換向相延遲。在一些情況下，還可以作為更新步驟的一部分將所選常數(shù)加到相計(jì)數(shù)器。所選常數(shù)例如可以是32、34、35、68或某一其他常數(shù)。

時(shí)段調(diào)節(jié)器用于追蹤隨著時(shí)間在操作506中生成的結(jié)果。例如，在操作508中，可以通過(guò)從時(shí)段調(diào)節(jié)器的當(dāng)前值減去在操作506中生成的結(jié)果來(lái)更新時(shí)段調(diào)節(jié)器。具體地，當(dāng)總反電動(dòng)勢(shì)為正時(shí)，時(shí)段調(diào)節(jié)器被更新為引起馬達(dá)的換向時(shí)段的增大。相反，當(dāng)總反電動(dòng)勢(shì)不為正時(shí)，時(shí)段調(diào)節(jié)器被更新為引起馬達(dá)的換向時(shí)段的減小。

使用時(shí)段調(diào)節(jié)器和馬達(dá)的基線換向時(shí)段來(lái)計(jì)算馬達(dá)的新?lián)Q向時(shí)段(操作510)。在相計(jì)數(shù)器大于新?lián)Q向時(shí)段時(shí)使馬達(dá)換向(操作512)，其后處理500終止。處理500可以在馬達(dá)的多個(gè)操作時(shí)段期間重復(fù)。處理500中進(jìn)行的換向相和換向時(shí)段的調(diào)節(jié)確保更一致的換向時(shí)刻，減少浪涌電流的產(chǎn)生，并且提供換向之間更平滑的電流波形。

進(jìn)一步地，公開包括根據(jù)如下條款的示例：

條款1、一種用于控制馬達(dá)的再生的方法，方法包括如下步驟：

使用從電壓傳感器接收的電壓信號(hào)來(lái)識(shí)別由電源向馬達(dá)提供的瞬時(shí)電壓；

使用瞬時(shí)電壓、之前計(jì)算的平均電壓、以及用于瞬時(shí)電壓的權(quán)重因子，來(lái)計(jì)算計(jì)算針對(duì)馬達(dá)的新平均電壓；

將新平均電壓與瞬時(shí)電壓之間的差和所選閾值進(jìn)行比較，以確定再生條件是否存在；以及

響應(yīng)于確定再生條件存在控制馬達(dá)的操作，使得馬達(dá)的占空比不減小。

條款2、根據(jù)條款1的方法，所述方法還包括如下步驟：響應(yīng)于確定再生條件存在，而減小應(yīng)用于瞬時(shí)電壓權(quán)重因子，以便計(jì)算新平均電壓。

條款3、根據(jù)條款2的方法，其中，減小權(quán)重因子包括如下步驟：從第一權(quán)重因子切換至第二權(quán)重因子，該第二權(quán)重因子低于第一權(quán)重因子，并且被選擇為增大用于新平均電壓的下一計(jì)算的時(shí)間常數(shù)。

條款4、根據(jù)條款2的方法，所述方法還包括如下步驟：使用瞬時(shí)電壓、之前計(jì)算的平均電壓、以及已經(jīng)被減小的權(quán)重因子，來(lái)計(jì)算新針對(duì)馬達(dá)的平均電壓。

條款5、根據(jù)條款1的方法，所述方法還包括如下步驟：計(jì)算瞬時(shí)電壓與新平均電壓之間的差。

條款6、根據(jù)條款1的方法，其中，控制馬達(dá)的操作包括如下步驟：響應(yīng)于確定再生條件存在，而將用于占空比的速率限制器設(shè)置為零。

條款7、根據(jù)條款1的方法，其中，控制馬達(dá)的操作包括如下步驟：響應(yīng)于確定再生條件存在，將用于占空比的速率限制器設(shè)置為更低的速率。

條款8、根據(jù)條款1的方法，其中，識(shí)別瞬時(shí)電壓包括如下步驟：對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，以獲得瞬時(shí)電壓，其中，電壓信號(hào)測(cè)量由電源向馬達(dá)提供的干線電壓。

條款9、一種設(shè)備，該設(shè)備包括：

電壓傳感器，該電壓傳感器測(cè)量由電源向馬達(dá)提供的電壓，以生成電壓信號(hào)；和

控制器，該控制器進(jìn)行如下操作：

使用從電壓傳感器接收的電壓信號(hào)來(lái)識(shí)別瞬時(shí)電壓；

使用瞬時(shí)電壓、之前計(jì)算的平均電壓以及用于瞬時(shí)電壓的權(quán)重因子，來(lái)計(jì)算針對(duì)馬達(dá)的新平均電壓；

將新平均電壓與瞬時(shí)電壓之間的差和所選閾值進(jìn)行比較，以確定再生條件是否存在；并且

響應(yīng)于確定再生條件存在而控制馬達(dá)的操作，使得馬達(dá)的占空比不減小。

條款10、根據(jù)條款9的設(shè)備，其中，控制器響應(yīng)于確定再生條件存在而減小用于瞬時(shí)電壓的權(quán)重因子。

條款11、根據(jù)條款10的設(shè)備，其中，權(quán)重因子從第一權(quán)重因子減小至第二權(quán)重因子，該第二權(quán)重因子低于第一權(quán)重因子，并且被選擇為增大用于新平均電壓的下一計(jì)算的時(shí)間常數(shù)。

條款12、根據(jù)條款9的設(shè)備，其中，控制器響應(yīng)于確定再生條件存在，而將用于占空比的速率限制器設(shè)置為零。

條款13、根據(jù)條款9的設(shè)備，其中，控制器響應(yīng)于確定再生條件存在，而將用于占空比的速率限制器設(shè)置為更低的速率。

條款14、根據(jù)條款9的設(shè)備，其中，該馬達(dá)為電動(dòng)馬達(dá)。

條款15、根據(jù)條款14的設(shè)備，其中，電動(dòng)馬達(dá)從無(wú)刷直流馬達(dá)、永磁同步馬達(dá)、磁阻馬達(dá)以及交流電感馬達(dá)中的一個(gè)選擇。

條款16、根據(jù)條款9的設(shè)備，其中，電源是電池。

條款17、根據(jù)條款9的設(shè)備，其中，馬達(dá)屬于飛機(jī)、船只、航天器、或地面交通工具中的一個(gè)的機(jī)電系統(tǒng)。

條款18、一種用于控制飛機(jī)中的電動(dòng)馬達(dá)來(lái)管理再生的方法，該方法包括如下步驟：

從測(cè)量由電源向電動(dòng)馬達(dá)提供的電壓的電壓傳感器接收電壓信號(hào)；

從電壓信號(hào)識(shí)別瞬時(shí)電壓；

使用瞬時(shí)電壓、之前計(jì)算的平均電壓以及用于瞬時(shí)電壓的權(quán)重因子來(lái)計(jì)算新平均電壓；

基于瞬時(shí)電壓與新平均電壓之間的差，針對(duì)再生條件是否存在進(jìn)行確定；以及

當(dāng)確定再生條件存在時(shí)，調(diào)節(jié)用于電動(dòng)馬達(dá)的占空比的速率限制器，以防止占空比以不期望的方式減小。

條款19、根據(jù)條款18的方法，所述方法還包括如下步驟：響應(yīng)于確定再生條件存在而減小用于瞬時(shí)電壓的權(quán)重因子。

條款20、根據(jù)條款18的方法，所述還包括如下步驟：響應(yīng)于確定再生條件不存在，而用對(duì)應(yīng)于非再生條件的值來(lái)更新用于瞬時(shí)電壓的權(quán)重因子和用于占空比的速率限制器。

不同描繪示例中的流程圖和框圖例示了例示性示例中的設(shè)備和方法的一些可能實(shí)施方案的架構(gòu)、功能以及操作。在這一點(diǎn)上，流程圖或框圖中的各塊可以表示模塊、片段、功能和/或操作或步驟的部分。

在例示性示例的一些另選實(shí)施方案中，塊中注釋的功能可以在附圖中所注釋的順序之外發(fā)生。例如，在一些情況下，連續(xù)示出的兩個(gè)塊可以大致同時(shí)執(zhí)行，或者塊有時(shí)可以以相反的順序來(lái)執(zhí)行，這取決于所涉及的功能。同樣，除了流程圖或框圖中的所例示塊之外，還可以添加其他的塊。

對(duì)不同例示性示例的描述是為了例示和描述的目的而提出的，并非旨在窮盡，或者限于所公開形式的示例。許多修改例和變型例對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是明顯的。進(jìn)一步地，不同例示性示例可以提供與其他可期望示例相比不同的特征。選擇并描述所選示例以最好地說(shuō)明示例的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域其他普通技術(shù)人員能夠理解本公開的各種示例，以及適合于所設(shè)想的具體用途的各種變型。