利用通量反饋的控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開指向于一種控制系統(tǒng)，并且更特別地指向于利用通量反饋的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如公路及越野卡車等的重型移動機(jī)器常用在采礦業(yè)、建筑業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、采石業(yè)、伐木業(yè)和其他行業(yè)中。許多重型移動機(jī)器采用內(nèi)燃機(jī)供給機(jī)械動力以驅(qū)動發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生用來驅(qū)動聯(lián)接至機(jī)器的輪的一個或多個電動馬達(dá)的電功率。電子控制器調(diào)節(jié)供給至馬達(dá)的電力的量。例如，隨著操作者壓下加速器踏板，電子控制器將命令發(fā)電機(jī)將相應(yīng)量的電力供給至牽引馬達(dá)，由此產(chǎn)生扭矩給車輪并使機(jī)器移動。
[0003]在一些機(jī)器中，電動馬達(dá)是包括轉(zhuǎn)子和定子的感應(yīng)馬達(dá)。供給至電動馬達(dá)的定子的電力將產(chǎn)生在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出電流的轉(zhuǎn)動磁場。對應(yīng)于轉(zhuǎn)子中的電流的磁場與定子的轉(zhuǎn)動磁場相互作用，引起轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動被轉(zhuǎn)化成機(jī)器輪的轉(zhuǎn)動，由此使機(jī)器移動。雖然這些類型的馬達(dá)在將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械轉(zhuǎn)動上是有用的，但它們可能在高效地利用電力上、尤其是在轉(zhuǎn)矩要求可能隨操作條件變化的移動機(jī)器應(yīng)用中不太理想。因此，監(jiān)測感應(yīng)馬達(dá)的狀態(tài)以便確定它是否在高效地操作著并根據(jù)需要提高性能將是有用的。
[0004]在1998年3月10日授予加拿大等的美國專利N0.5，726，911(“’911專利”)中描述了監(jiān)測感應(yīng)馬達(dá)的系統(tǒng)。特別是，’911專利描述了一種包括監(jiān)測感應(yīng)馬達(dá)的狀態(tài)的各種傳感器的自給自足裝置。傳感器包括溫度傳感器、通量傳感器、振動傳感器和時鐘?；谟蛇@些傳感器所收集的數(shù)據(jù)，可以查明馬達(dá)的健康狀態(tài)。
[0005]雖然’911專利的系統(tǒng)可以有助于診斷與馬達(dá)相關(guān)聯(lián)的一些問題，但它可能無法解決與低效操作及電能的分配有關(guān)的問題。例如，雖然’911專利的系統(tǒng)可以能夠確定馬達(dá)何時過熱(并因此應(yīng)該被服務(wù))，但它沒有解決操作期間馬達(dá)所經(jīng)歷的低效。特別是，’911專利的系統(tǒng)可能無法解決由移動機(jī)器應(yīng)用中的牽引馬達(dá)所面對的問題，如取決于操作條件而在扭矩要求上的改變等。
[0006]本公開指向于克服上面闡述的問題中的一個或多個和/或現(xiàn)有技術(shù)的其他問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一個方面中，公開了一種用于機(jī)器的電動馬達(dá)的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)可以包括被配置成將來自發(fā)電機(jī)的電力選擇性地提供至電動馬達(dá)的控制機(jī)構(gòu)。控制系統(tǒng)還可以包括被配置成生成指示出由電動馬達(dá)產(chǎn)生的磁通的狀態(tài)的信號的至少一個第一傳感器。控制系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括與控制機(jī)構(gòu)和第一傳感器通信的控制器，該控制器被配置成具有信號來調(diào)整控制機(jī)構(gòu)的操作。
[0008]在另一方面中，公開了一種控制機(jī)器的電動馬達(dá)的方法。方法可以包括確定由電動馬達(dá)產(chǎn)生的磁通的狀態(tài)。方法還可以包括將與磁通的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的值與期望值進(jìn)行比較。方法可以進(jìn)一步包括基于比較來調(diào)整將電力供給至電動馬達(dá)的控制機(jī)構(gòu)的操作。
[0009]在又一方面中，公開了一種移動機(jī)器。移動機(jī)器可以包括動力源、被可操作地連接至動力源并被配置成產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)、以及被可操作地連接至發(fā)電機(jī)且包括定子和轉(zhuǎn)子的電動馬達(dá)。移動機(jī)器還可以包括被配置成控制電動馬達(dá)的操作的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)可以包括被配置成將來自發(fā)電機(jī)的電力選擇性地提供至電動馬達(dá)、由此產(chǎn)生具有相關(guān)聯(lián)的磁通的轉(zhuǎn)動磁場的控制機(jī)構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)還可以包括被配置成生成指示出磁通的狀態(tài)的第一信號的第一傳感器，和被配置成生成指示出機(jī)器的重量或傾斜中的至少一個的第二信號的第二傳感器?？刂葡到y(tǒng)可以進(jìn)一步包括控制器?？刂破骺梢员慌渲贸苫诘谝恍盘柎_定與磁通相關(guān)聯(lián)的值，并且基于第二信號確定期望值。控制器可以被進(jìn)一步配置成將所述值與期望值進(jìn)行比較，并基于該比較調(diào)整控制機(jī)構(gòu)的操作。
【附圖說明】
[0010]圖1示意性地圖示了與所公開的實(shí)施例一致的包括電動馬達(dá)的示例性移動機(jī)器；和
[0011]圖2示意性地圖示了與所公開的實(shí)施例一致的圖1的電動馬達(dá)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]圖1圖示了示例性機(jī)器10。機(jī)器10可以是執(zhí)行與諸如采礦業(yè)、建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸業(yè)等的行業(yè)或者本領(lǐng)域中已知的任何其他行業(yè)相關(guān)聯(lián)的一些類型的操作的移動車輛。例如，機(jī)器10可以是公路或越野卡車。機(jī)器10也可以是諸如輪式裝載機(jī)、挖掘機(jī)、履帶式拖拉機(jī)、反鏟挖土機(jī)、自動平地機(jī)等的土方機(jī)器或者本領(lǐng)域中已知的任何其他合適的土方機(jī)器。機(jī)器10可以包括動力源12、發(fā)電機(jī)14、馬達(dá)16和18以及牽引裝置20、22、24和26。機(jī)器10還可以包括控制系統(tǒng)27。
[0013]動力源12可以提供用于機(jī)器10的操作的動力輸出。動力源12可以體現(xiàn)為諸如柴油發(fā)動機(jī)、汽油發(fā)動機(jī)、以氣體燃料為動力的發(fā)動機(jī)(例如，天然氣發(fā)動機(jī))等的燃燒發(fā)動機(jī)或者本領(lǐng)域中已知的任何其他類型的燃燒發(fā)動機(jī)。動力源12可以可替代地體現(xiàn)為諸如燃料電池或功率存儲裝置等的非燃燒動力源。動力源12可以提供轉(zhuǎn)動輸出以驅(qū)動發(fā)電機(jī)14，由此提供用于驅(qū)動馬達(dá)16和18的電力。
[0014]發(fā)電機(jī)14可以被可操作地連接至動力源12。例如，發(fā)電機(jī)14可以是被構(gòu)造成響應(yīng)于由動力源12提供的轉(zhuǎn)動輸入而產(chǎn)生功率輸出的裝置?？梢韵氲降氖?，發(fā)電機(jī)14可以體現(xiàn)為例如永磁式發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)或者被配置成產(chǎn)生或交流或直流電能的任何其他類型的發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)14可以包括通過諸如例如直接曲軸連接、驅(qū)動軸、齒輪系、液壓回路等的本領(lǐng)域中已知的任何手段或者以任何其他適當(dāng)?shù)姆绞奖豢赊D(zhuǎn)動地連接至動力源12的轉(zhuǎn)子(未示出)。
[0015]馬達(dá)16和18可以是被可操作地連接以接收來自發(fā)電機(jī)14的功率并創(chuàng)建牽引裝置的轉(zhuǎn)動的電動馬達(dá)。馬達(dá)16和18可以是交流(AC)馬達(dá)。在示例性實(shí)施例中，馬達(dá)16和18是三相感應(yīng)馬達(dá)?？梢韵氲降氖?，在其他實(shí)施例中，馬達(dá)16和18可以是直流馬達(dá)或者本領(lǐng)域中已知的任何其他適當(dāng)類型的馬達(dá)。在一個實(shí)施例中，馬達(dá)16和18的輸出可以通過齒輪機(jī)構(gòu)(例如，最終驅(qū)動器)分別被可操作地連接至牽引裝置22和24。還可以想到的是，馬達(dá)16和18可以經(jīng)由直接聯(lián)軸器(未示出)或者以本領(lǐng)域中已知的任何其他方式被聯(lián)接至牽引裝置22和24。
[0016]其他電氣組成部件(未示出)可以位于發(fā)電機(jī)14與馬達(dá)16和18之間，如整流器、逆變器和本領(lǐng)域中已知的其他組成部件。在示例性實(shí)施例中，控制機(jī)構(gòu)28可以被定位在發(fā)電機(jī)14與馬達(dá)16和18之間?？刂茩C(jī)構(gòu)28可以是被配置成控制被供給至馬達(dá)16和18中的一個或多個的電力供給的開關(guān)機(jī)構(gòu)。例如，控制機(jī)構(gòu)28可以包括被配置成選擇性地控制供給至馬達(dá)16和18的電功率的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的陣列，但其他機(jī)構(gòu)也是可能的(例如，MOSFET)。
[0017]牽引裝置20、22、24和26可以體現(xiàn)為位于機(jī)器10上且被配置成允許機(jī)器10的平移運(yùn)動的一個或多個輪。可替代地，牽引裝置20、22、24和26可以包括軌道、帶或者其他適當(dāng)?shù)臓恳b置。牽引裝置20、22、24和26中的任何一個可以被驅(qū)動和/或可轉(zhuǎn)向。在一個實(shí)施例中，牽引裝置20和22可以是未連接至動力或扭矩源的怠速輪并且牽引裝置24和26可以是分別由馬達(dá)16和18驅(qū)動的從動輪?？梢韵氲降氖牵瑥膭訝恳b置可以可替代地是前部牽引裝置或者所有的牽引裝置可以由一個或多個馬達(dá)來驅(qū)動。
[0018]控制系統(tǒng)27可以被連接至機(jī)器10的一個或多個組成部件并且被配置成控制機(jī)器10的操作。例如，控制系統(tǒng)27可以接收關(guān)于機(jī)器10的控制的輸入并產(chǎn)生一個或多個信號以與輸入?yún)f(xié)力控制機(jī)器10的一個或多個組成部件。在示例性實(shí)施例中，控制系統(tǒng)27可以包括操作者輸入裝置30、控制器32、至少一個條件傳感器33以及至少一個馬達(dá)性能傳感器34。
[0019]操作者輸入裝置30可以包括由操作者用來控制機(jī)器10的一個或多個方面的一個或多個裝置。操作者輸入裝置30可以位于機(jī)器10的機(jī)上或機(jī)外。操作者輸入裝置30可以體現(xiàn)為單或多軸操縱桿、輪、控制桿、旋鈕、推拉裝置、按鈕、腳踏板或者本領(lǐng)域中已知的任何其他輸入裝置。例如，操作者輸入裝置30可以包括被配置成控制機(jī)器10的加速度的節(jié)氣門。節(jié)氣門可以通過例如控制動力源12、發(fā)電機(jī)14和/或馬達(dá)16和18來控制機(jī)器10的加速度。
[0020]控制器32可以包括諸如一個或多個微處理器等的一個或多個計(jì)算裝置。例如，控制器32可以體現(xiàn)為能夠控制多個機(jī)器功能的通用微處