利用通量反饋的控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開指向于一種控制系統，并且更特別地指向于利用通量反饋的控制系統。
【背景技術】
[0002]諸如公路及越野卡車等的重型移動機器常用在采礦業、建筑業、運輸業、采石業、伐木業和其他行業中。許多重型移動機器采用內燃機供給機械動力以驅動發電機。發電機產生用來驅動聯接至機器的輪的一個或多個電動馬達的電功率。電子控制器調節供給至馬達的電力的量。例如，隨著操作者壓下加速器踏板，電子控制器將命令發電機將相應量的電力供給至牽引馬達，由此產生扭矩給車輪并使機器移動。
[0003]在一些機器中，電動馬達是包括轉子和定子的感應馬達。供給至電動馬達的定子的電力將產生在轉子中感應出電流的轉動磁場。對應于轉子中的電流的磁場與定子的轉動磁場相互作用，引起轉子轉動。轉子的轉動被轉化成機器輪的轉動，由此使機器移動。雖然這些類型的馬達在將電能轉換成機械轉動上是有用的，但它們可能在高效地利用電力上、尤其是在轉矩要求可能隨操作條件變化的移動機器應用中不太理想。因此，監測感應馬達的狀態以便確定它是否在高效地操作著并根據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”)中描述了監測感應馬達的系統。特別是，’911專利描述了一種包括監測感應馬達的狀態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。基于由這些傳感器所收集的數據，可以查明馬達的健康狀態。
[0005]雖然’911專利的系統可以有助于診斷與馬達相關聯的一些問題，但它可能無法解決與低效操作及電能的分配有關的問題。例如，雖然’911專利的系統可以能夠確定馬達何時過熱(并因此應該被服務)，但它沒有解決操作期間馬達所經歷的低效。特別是，’911專利的系統可能無法解決由移動機器應用中的牽引馬達所面對的問題，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/或現有技術的其他問題。
【發明內容】
[0007]在一個方面中，公開了一種用于機器的電動馬達的控制系統。控制系統可以包括被配置成將來自發電機的電力選擇性地提供至電動馬達的控制機構。控制系統還可以包括被配置成生成指示出由電動馬達產生的磁通的狀態的信號的至少一個第一傳感器。控制系統可以進一步包括與控制機構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整控制機構的操作。
[0008]在另一方面中，公開了一種控制機器的電動馬達的方法。方法可以包括確定由電動馬達產生的磁通的狀態。方法還可以包括將與磁通的狀態相關聯的值與期望值進行比較。方法可以進一步包括基于比較來調整將電力供給至電動馬達的控制機構的操作。
[0009]在又一方面中，公開了一種移動機器。移動機器可以包括動力源、被可操作地連接至動力源并被配置成產生電力的發電機、以及被可操作地連接至發電機且包括定子和轉子的電動馬達。移動機器還可以包括被配置成控制電動馬達的操作的控制系統。控制系統可以包括被配置成將來自發電機的電力選擇性地提供至電動馬達、由此產生具有相關聯的磁通的轉動磁場的控制機構。控制系統還可以包括被配置成生成指示出磁通的狀態的第一信號的第一傳感器，和被配置成生成指示出機器的重量或傾斜中的至少一個的第二信號的第二傳感器。控制系統可以進一步包括控制器。控制器可以被配置成基于第一信號確定與磁通相關聯的值，并且基于第二信號確定期望值。控制器可以被進一步配置成將所述值與期望值進行比較，并基于該比較調整控制機構的操作。
【附圖說明】
[0010]圖1示意性地圖示了與所公開的實施例一致的包括電動馬達的示例性移動機器；和
[0011]圖2示意性地圖示了與所公開的實施例一致的圖1的電動馬達。
【具體實施方式】
[0012]圖1圖示了示例性機器10。機器10可以是執行與諸如采礦業、建筑業、農業、運輸業等的行業或者本領域中已知的任何其他行業相關聯的一些類型的操作的移動車輛。例如，機器10可以是公路或越野卡車。機器10也可以是諸如輪式裝載機、挖掘機、履帶式拖拉機、反鏟挖土機、自動平地機等的土方機器或者本領域中已知的任何其他合適的土方機器。機器10可以包括動力源12、發電機14、馬達16和18以及牽引裝置20、22、24和26。機器10還可以包括控制系統27。
[0013]動力源12可以提供用于機器10的操作的動力輸出。動力源12可以體現為諸如柴油發動機、汽油發動機、以氣體燃料為動力的發動機(例如，天然氣發動機)等的燃燒發動機或者本領域中已知的任何其他類型的燃燒發動機。動力源12可以可替代地體現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可以提供轉動輸出以驅動發電機14，由此提供用于驅動馬達16和18的電力。
[0014]發電機14可以被可操作地連接至動力源12。例如，發電機14可以是被構造成響應于由動力源12提供的轉動輸入而產生功率輸出的裝置。可以想到的是，發電機14可以體現為例如永磁式發電機、異步發電機或者被配置成產生或交流或直流電能的任何其他類型的發電機。發電機14可以包括通過諸如例如直接曲軸連接、驅動軸、齒輪系、液壓回路等的本領域中已知的任何手段或者以任何其他適當的方式被可轉動地連接至動力源12的轉子(未示出)。
[0015]馬達16和18可以是被可操作地連接以接收來自發電機14的功率并創建牽引裝置的轉動的電動馬達。馬達16和18可以是交流(AC)馬達。在示例性實施例中，馬達16和18是三相感應馬達。可以想到的是，在其他實施例中，馬達16和18可以是直流馬達或者本領域中已知的任何其他適當類型的馬達。在一個實施例中，馬達16和18的輸出可以通過齒輪機構(例如，最終驅動器)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16和18可以經由直接聯軸器(未示出)或者以本領域中已知的任何其他方式被聯接至牽引裝置22和24。
[0016]其他電氣組成部件(未示出)可以位于發電機14與馬達16和18之間，如整流器、逆變器和本領域中已知的其他組成部件。在示例性實施例中，控制機構28可以被定位在發電機14與馬達16和18之間。控制機構28可以是被配置成控制被供給至馬達16和18中的一個或多個的電力供給的開關機構。例如，控制機構28可以包括被配置成選擇性地控制供給至馬達16和18的電功率的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的陣列，但其他機構也是可能的(例如，MOSFET)。
[0017]牽引裝置20、22、24和26可以體現為位于機器10上且被配置成允許機器10的平移運動的一個或多個輪。可替代地，牽引裝置20、22、24和26可以包括軌道、帶或者其他適當的牽引裝置。牽引裝置20、22、24和26中的任何一個可以被驅動和/或可轉向。在一個實施例中，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16和18驅動的從動輪。可以想到的是，從動牽引裝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來驅動。
[0018]控制系統27可以被連接至機器10的一個或多個組成部件并且被配置成控制機器10的操作。例如，控制系統27可以接收關于機器10的控制的輸入并產生一個或多個信號以與輸入協力控制機器10的一個或多個組成部件。在示例性實施例中，控制系統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可以位于機器10的機上或機外。操作者輸入裝置30可以體現為單或多軸操縱桿、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器10的加速度的節氣門。節氣門可以通過例如控制動力源12、發電機14和/或馬達16和18來控制機器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算裝置。例如，控制器32可以體現為能夠控制多個機器功能的通用微處