本申請是申請日為2012年4月30日、申請?zhí)枮?01280030879.3的中國發(fā)明專利申請“電動機(jī)和電動機(jī)控制器”的分案申請。

本發(fā)明涉及用于電動機(jī)的控制器，并且涉及模塊化電動機(jī)-控制器組件?？梢栽陔妱榆囍惺褂么祟惪刂破骱碗妱訖C(jī)。

本發(fā)明的一些方案涉及電動車，并且涉及用于電動車中的電動機(jī)的控制器和控制方案。具體地說，一些方案涉及具有振蕩阻尼系統(tǒng)的電動機(jī)控制器。

本發(fā)明的一些方案還涉及dc串激電動機(jī)的控制以及用于控制dc電動機(jī)的控制電路，本發(fā)明的這些方案與dc串激電動機(jī)的控制具有特定但是非排他的關(guān)聯(lián)。

背景技術(shù)：

ac電動機(jī)和電動機(jī)控制器

在電動車中，為了避免差速器的重量和成本，相應(yīng)的(單獨(dú)的)電動機(jī)可以用于驅(qū)動相應(yīng)的車輪。與二氧化碳車輛排放相關(guān)聯(lián)的環(huán)境問題是眾所周知的。所提出的解決方案是利用用于車輛的電動機(jī)替換內(nèi)燃機(jī)。每一個電動機(jī)需要控制器。在電動機(jī)是三相電動機(jī)的情況下，控制器具有用于將dc電源轉(zhuǎn)換為用于電動機(jī)的ac的逆變器。該過程由于高功率晶體管的快速切換和通態(tài)壓降而產(chǎn)生熱量。在電動機(jī)中還由于繞組中的歐姆(l²r)加熱、渦流、并且由于摩擦而產(chǎn)生熱量。每一個電動機(jī)和每一個控制器需要冷卻系統(tǒng)。通常，通過使冷卻液通過散熱器或者歧管以吸收熱能來實(shí)現(xiàn)冷卻。雖然可以使用單個泵，但是每一個冷卻系統(tǒng)將包括用于實(shí)現(xiàn)流體循環(huán)的管道系統(tǒng)。因此，在具有兩個電動機(jī)和兩個電動機(jī)控制器的布置中，必須提供四組冷卻裝置(包括散熱器、歧管和管道系統(tǒng))。多個電動機(jī)、控制器、相關(guān)聯(lián)的電部件和冷卻部件的存在意味著電動車牽引系統(tǒng)的設(shè)計和裝配不是一項(xiàng)簡單的任務(wù)。

另一個問題是，當(dāng)分隔開的電動機(jī)和控制器通過長電線連接時，電動機(jī)所需的高電流(幾百安培的量級)導(dǎo)致?lián)p耗。這種布線還帶來了安全問題，例如，需要進(jìn)入(cutin)事故車輛中的緊急服務(wù)人員的觸電風(fēng)險。

本案的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到對減小電力牽引電動機(jī)和電動機(jī)控制器組件的重量、體積和復(fù)雜性以及改善安全性的需要。

dc串激電動機(jī)及其控制

各種類型的dc電動機(jī)是已知的，并且每一個dc電動機(jī)具有相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。一種類型的dc電動機(jī)是dc串激電動機(jī)，其在圖5中被示意性地示出。在dc串激電動機(jī)中，電動機(jī)1002的電樞繞組1004和勵磁繞組6被串聯(lián)，使得相同的電流通過每一個繞組。與其它電動機(jī)類型相比，這意味著勵磁繞組比平常承載遠(yuǎn)遠(yuǎn)更高的電流，并且必須由重載電線制成。

因?yàn)橥ㄟ^繞組(具體地說，勵磁繞組)的電流的量確定可以由電動機(jī)產(chǎn)生的扭矩，因此dc串激電動機(jī)通常提供高起始扭矩，這使得它們能夠在第一次被供電時移動相對高的軸負(fù)載。dc串激電動機(jī)的依賴于該高扭矩特征的一種常用用途是作為用于啟動內(nèi)燃機(jī)的啟動電動機(jī)。串激電動機(jī)的高扭矩特征還導(dǎo)致在牽引應(yīng)用中(例如，在電動的電車輛中)考慮這些電動機(jī)。

dc串激電動機(jī)的一個特征是使通過電動機(jī)的電流的方向反向不會改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。這是因?yàn)槭雇ㄟ^電動機(jī)的電流的方向反向使得勵磁繞組和電樞繞組中的電流均反向，這導(dǎo)致兩個磁場反向。dc串激電動機(jī)的該特征導(dǎo)致這些電動機(jī)被認(rèn)為是“交直流兩用”電動機(jī)，這是因?yàn)樗试S使用dc或ac電流來對它們供電。

為了使串激電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向反向，必須使通過勵磁繞組或電樞繞組之一而不是這二者的電流反向。因此，為了允許電動機(jī)反轉(zhuǎn)，為牽引用途而提供的dc串激電動機(jī)通常提供多于兩個端子，在這兩個端子處，可以將電壓施加于電動機(jī)。例如，可以向很多商用dc串激電動機(jī)提供與如圖5中所示的端子s1、s2、a1和a2相關(guān)聯(lián)的四個端子。串激電動機(jī)的其它設(shè)計允許使用三個端子控制電動機(jī)的反轉(zhuǎn)。

用于電動機(jī)反轉(zhuǎn)的電路(例如，如圖6所示)通常用于控制勵磁繞組或電樞繞組中的任意一個中的電流的方向，因此允許電動機(jī)在任意一個方向上操作。用于電動機(jī)反轉(zhuǎn)的電路被耦合到向dc串激電動機(jī)提供的四個端子a1、a2、s1和s2。為了管理電動機(jī)中的高電流流動，用于電動機(jī)反轉(zhuǎn)的電路可以使用機(jī)械開關(guān)來根據(jù)所需的旋轉(zhuǎn)方向引導(dǎo)電流通過繞組之一。在圖2的示例性電路中，可以使開關(guān)1008a和1008b一起操作(即，閉合)以引導(dǎo)電流在第一方向上通過電樞繞組1004，而使開關(guān)1010a和1010b一起操作將使通過電樞的電流的方向反向，從而使電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向反向。然而，這些機(jī)械開關(guān)可能不可靠并且增加了制造和服務(wù)于電動機(jī)/電動機(jī)控制器組件的成本。

另一種已知類型的dc電動機(jī)是外激式電動機(jī)或sem。在sem中，可以單獨(dú)地控制(激勵)流過電動機(jī)的勵磁繞組和電樞繞組的電流。與dc串激電動機(jī)相反，不期望sem的勵磁繞組承載與電樞相同的電流，因此，將為勵磁繞組和相關(guān)聯(lián)的控制電路設(shè)定遠(yuǎn)遠(yuǎn)更低的電流。

單獨(dú)地控制勵磁電流和電樞電流的能力允許sem更加靈活，并且允許實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)地控制電動機(jī)的扭矩和速度特征。然而，單獨(dú)地控制勵磁電流和電樞電流所需的電路通常很貴。

本發(fā)明的一些方案和示例解決了上述技術(shù)問題的至少一部分。

雙控制器交叉檢查

本公開的實(shí)施例解決的另一個技術(shù)問題是具有多于一個驅(qū)動電動機(jī)和控制器的電動車中的安全控制和監(jiān)控的問題。

使用電動機(jī)使車輛設(shè)計者能夠簡化車輛的傳動軸系，例如，車輛中的每一個從動輪可以直接由僅專用于該車輪的電動機(jī)直接驅(qū)動。除了簡化的構(gòu)造以外，還認(rèn)識到，這種單獨(dú)地控制車輛的車輪可以提供某些其它優(yōu)點(diǎn)。具體地說，車輛的機(jī)動性實(shí)質(zhì)上可以大于缺乏這種獨(dú)立控制從動輪的車輛中的機(jī)動性。

通常，優(yōu)選的是向車輛中的每一個電動機(jī)提供單獨(dú)的電源逆變器，并且本案的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，雖然本發(fā)明提供了很多優(yōu)點(diǎn)，但是單獨(dú)地控制車輛的不同車輪也帶來某些挑戰(zhàn)。例如，如果在車輛處于運(yùn)動中時與車輪中的一些(而非全部)相關(guān)聯(lián)的電源逆變器發(fā)生故障，則可能使車輛轉(zhuǎn)彎或者甚至旋轉(zhuǎn)。本公開的方案和示例的目的是解決該問題的至少一部分。

具有振蕩阻尼系統(tǒng)的電動機(jī)控制器

減少與所有形式的工業(yè)相關(guān)聯(lián)的碳排放的需要是眾所周知的。為了解決該需要，已經(jīng)提出了電動車和混合驅(qū)動車輛(具有內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)驅(qū)動器)。

車輛在發(fā)動機(jī)與要在其上驅(qū)動車輛的表面之間具有傳動軸系或“動力系統(tǒng)”。傳動軸系包括傳動裝置、傳動軸、差速器、和主動輪或履帶。該傳動軸系必須包括多個部件，其中每一個部件可以具有一定程度的空隙，其被稱作齒隙。因此，由發(fā)動機(jī)提供的扭矩的階躍變化可以產(chǎn)生非?？焖俚募铀伲缓螽?dāng)傳動軸系中的部件嚙合時，產(chǎn)生非常快速的階躍型減速。車輛傳動軸系系統(tǒng)還呈現(xiàn)一定程度的“纏繞”，其中，當(dāng)發(fā)動機(jī)施加扭矩時，傳動軸系中的部件的變形使得它們存儲彈性能?！袄p繞”與傳動軸中的扭轉(zhuǎn)剛度/彈力相關(guān)聯(lián)并且與輪胎、懸架和其它部件的彈性相關(guān)聯(lián)。

電動機(jī)具有低質(zhì)量和低慣性矩。典型的內(nèi)燃機(jī)具有非常大的質(zhì)量，并且通常使用慣性輪耦合到傳動軸系，其中，慣性輪本身擁有較大慣性矩。在由電力牽引電動機(jī)供電的車輛中，通常需要減小車輛的重量，因此使用較大的慣性輪是不切實(shí)際的。本案的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到在具有呈現(xiàn)齒隙和/或“纏繞”的“軟”傳動裝置的電動車中出現(xiàn)的問題。在這些系統(tǒng)中，在電動機(jī)提供的扭矩發(fā)生快速改變的情況下(例如，當(dāng)車輛從靜止加速時或者當(dāng)由電動機(jī)構(gòu)成的扭矩需要從正改變?yōu)樨?fù)(例如，使方向反向)時)，傳動裝置中的齒隙意味著電動機(jī)最初可以無阻礙地加速。當(dāng)傳動軸系中的部件然后嚙合時，車輛的慣性突然通過傳動軸系耦合到電動機(jī)，從而提供電動機(jī)的負(fù)載的階躍變化。傳動軸系中的“纏繞”(或彈性)意味著相關(guān)聯(lián)的振動中的一些被傳動軸系中的部件的扭曲和變形暫時吸收。在電動車中，與車輛/傳動軸系相比，電動機(jī)的慣性矩較低，因此存儲的能量中的一些被傳動回電動機(jī)中。結(jié)果是從電動機(jī)輸出的扭矩的另一個階躍變化，并且循環(huán)重復(fù)。系統(tǒng)中缺乏阻尼以及高扭矩慣性比意味著，在一些情況下，該反饋回路引起電動機(jī)速度的振蕩。換言之，車輛的傳動軸系中的扭矩的階躍變化和彈性屬性的組合可能引起振蕩特征。在電動車中，電動機(jī)具有較低的慣性矩，因此不能施加由內(nèi)燃機(jī)和慣性輪提供的那種阻尼。因此，電動車可能表現(xiàn)為欠阻尼振蕩器，并且駕駛員的體驗(yàn)是，響應(yīng)于加速，車輛的響應(yīng)顫動或搖晃，并且可能引起增加的電動機(jī)噪聲。本發(fā)明的一些方案和示例的目的是解決上述技術(shù)問題的至少一部分。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

ac電動機(jī)和電動機(jī)控制器的各個方案

在一個方案中，提供了一種電動機(jī)控制器，具有關(guān)于控制器的對稱軸對稱地分布的多個電子部件或電部件。其優(yōu)點(diǎn)在于，單個控制器電路板可以被制造并且被簡單地旋轉(zhuǎn)以使控制器能夠與公共輸入/輸出耦接器背對背地疊層在一起。本案的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，雖然有在近距離布置多個熱源的感知問題，但是將電動機(jī)控制器裝配在一起是有利的，并且如果沒有這種對稱性，則必須提供不同的“右手”和“左手”控制器，或者在控制器要被裝配在一起的位置處調(diào)整輸入/輸出耦接器。

電動機(jī)控制器可以包括：至少一個電源輸入耦接器和監(jiān)控耦接器，監(jiān)控耦接器適合于監(jiān)控另一控制器的操作參數(shù)，其中，監(jiān)控耦接器和電源輸入耦接器被放置在關(guān)于控制器的對稱軸相互對稱的位置處。其優(yōu)點(diǎn)在于，對一個控制器的操作(例如，從電源獲取的電流)的監(jiān)控可以由相鄰控制器板使用緊湊的短物理連接來監(jiān)控。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，電動機(jī)控制器包括第一輸出耦接器、第二輸出耦接器和第三輸出耦接器，用于提供相應(yīng)的第一電動機(jī)控制輸出信號、第二電動機(jī)控制輸出信號、和第三電動機(jī)控制輸出信號；并且包括控制裝置，可操作以使第三輸出耦接器提供第一電動機(jī)控制輸出信號，并且使第一輸出耦接器提供第三電動機(jī)控制輸出信號，使得第一電動機(jī)控制輸出信號和第三電動機(jī)控制輸出信號換位。其優(yōu)點(diǎn)在于，兩個相同的控制器可以被背對背地裝配以在關(guān)于控制器的相同物理方位上提供三相輸出。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述多個部件和/或輸入耦接器和輸出耦接器中的至少一個被布置在控制器的第一面上，該控制器包括至少一個功率晶體管，該功率晶體管被布置在控制器的與第一面相對的第二面上。其具有使一對電動機(jī)控制器能夠被裝配到放置在控制器之間的單個散熱器的優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)榭刂破鞯木w管可以被熱耦合到散熱器。還可以提供第一電動機(jī)和第二電動機(jī)，其中，第一電動機(jī)被放置在電動機(jī)控制器中的一個的第一面附近，而第二電動機(jī)被放置在另一電動機(jī)控制器的第一面附近，以使散熱器和電動機(jī)能夠被熱耦合到單個冷卻歧管。這進(jìn)一步簡化了電動機(jī)和控制器的布置，這是因?yàn)榭梢韵騿蝹€冷卻系統(tǒng)提供一對流體耦接器，以使冷卻流體通過歧管向內(nèi)流動和向外流動。

在一個方案中，提供了一種電動機(jī)控制器，包括至少一個輸出耦接器，其中，輸出耦接器關(guān)于控制器的軸被對稱地放置。該對稱性使控制器能夠以減少組件的重量、體積和復(fù)雜性的方式與另一控制器并且與電動機(jī)和冷卻裝置裝配在一起。

在一個示例中，提供了一種電動機(jī)控制器，包括：多個輸出耦接器，其中，輸出耦接器關(guān)于控制器的正面的對稱軸被對稱地放置在該面上。在一些示例中，耦接器中的至少一個未被放置在軸上。在另一示例中，提供了一種電動機(jī)控制器，包括：三個輸出耦接器。輸出耦接器可以關(guān)于控制器的正面的軸被對稱地放置在該面上，控制器的該面可以剛好是電路板的其上布置有控制器部件的正面。優(yōu)選地，耦接器中的至少一個未被放置在軸上。在第一控制器和第二控制器均具有該輸出端子布置的示例中，當(dāng)控制器被背對背地對齊時，第一控制器的輸出端子提供第二控制器的輸出端子的鏡像。

在一個實(shí)施例中，本文所描述的多個控制器可以被一起疊層在殼體中，而無需耦合到電動機(jī)。這在分離地布置電動機(jī)的同時實(shí)現(xiàn)了對控制器進(jìn)行緊湊且有效的封裝。

此外，本文描述了一種模塊化電動機(jī)控制器組件，包括電動機(jī)控制器組件，其中，每一個電動機(jī)控制器組件包括電動機(jī)控制器和耦合到電動機(jī)控制器的電動機(jī)，以及冷卻裝置，被配置為冷卻電動機(jī)和控制器。冷卻裝置包括散熱器。在一個可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器中的每一個控制器包括一個輸出耦接器，其中，輸出耦接器關(guān)于控制器的軸被對稱地放置。在另一可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器中的每一個控制器包括多個輸出耦接器。輸出耦接器可以關(guān)于控制器的面的對稱軸被對稱地放置在該面上。在一些示例中，耦接器中的至少一個耦接器未被放置在軸上。在另一可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器中的每一個控制器包括三個輸出耦接器，其中，輸出耦接器關(guān)于控制器的面的軸被對稱地放置在該面上，并且耦接器中的至少一個耦接器未被放置在軸上?？刂破鞯拿婵梢允峭獗砻妫蛘咴谝恍┦纠?，該面可以是電路板的承載控制器的電子部件的表面。在一個可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器可以具有關(guān)于控制器的對稱軸被放置在對稱位置處的輸出耦接器。散熱器可以被提供在控制器和/或電動機(jī)之間?？梢蕴峁├鋮s歧管以冷卻控制器/電動機(jī)的散熱器。在一個可能實(shí)現(xiàn)方式中，散熱器與冷卻歧管集成在一起。

通過使用該布置，只需要向兩個電動機(jī)控制器組件提供一組冷卻裝置，其效果是重量、體積和復(fù)雜性減小。另一優(yōu)點(diǎn)是，提供具有對稱相同的輸出耦接器的控制器允許使用具有相同設(shè)計規(guī)格的電動機(jī)。另一優(yōu)點(diǎn)是，可以在殼體中提供模塊化組件，從而方便地操縱組件并且更加容易地將組件裝配到車輛或車輛發(fā)動機(jī)室中。殼體可以提供電連接和冷卻液耦接器，電連接和冷卻液耦接器被配置為服務(wù)于兩個控制器和/或兩個電動機(jī)，從而進(jìn)一步減小裝置的重量、大小和復(fù)雜性。

在一個示例中，組件被配置為提供差速傳動。在一個可能實(shí)現(xiàn)方式中，差速傳動可以用于驅(qū)動車輛的前輪和后輪。在另一可能實(shí)現(xiàn)方式中，差速傳動可以用于驅(qū)動車輛的左輪和右輪。在另一示例中，組件的控制器可以耦合到電動機(jī)的協(xié)調(diào)驅(qū)動(coordinatedriving)。

在一個方案中，提供了一種用于電動機(jī)的電動機(jī)控制器，包括：多個輸出耦接器和至少一個輸入耦接器，其中，多個輸出耦接器關(guān)于控制器的面的對稱軸被對稱地放置。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器包括多個輸出耦接器，其中，輸出耦接器關(guān)于控制器的面的軸被對稱地放置在該面上，并且耦接器中的至少一個耦接器未被放置在軸上。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器包括三個輸出耦接器，其中，輸出耦接器關(guān)于控制器的面的軸被對稱地放置在該面上，并且耦接器中的至少一個耦接器未被放置在軸上。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器包括至少一個電源接觸點(diǎn)，用于接收功率輸入，以及逆變器，優(yōu)選地，至少一個電源接觸點(diǎn)包括兩個電源接觸點(diǎn)。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器包括至少一個電源接觸點(diǎn)，并且輸出耦接器被布置在控制器的正面上，而逆變器被布置在控制器的背面上。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器包括：電源接觸點(diǎn)，用于接收dc輸入，三個輸出接觸點(diǎn)，以及逆變器，用于將dc輸入轉(zhuǎn)換為三相ac輸出。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，逆變器是諸如igbt逆變器或mosfet逆變器等的半導(dǎo)體設(shè)備。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器包括第一電源接觸點(diǎn)和第二電源接觸點(diǎn)，其中，第一電源接觸點(diǎn)被配置為耦合到電源的第一端子，第二接觸點(diǎn)被配置為耦合到所述電源的第二端子，并且被布置為使放置在控制器的背面附近的相類似的控制器能夠耦合到第二接觸點(diǎn)以監(jiān)控通過第二接觸點(diǎn)的電流流動。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，提供導(dǎo)電帶以耦合到電源接觸點(diǎn)與相應(yīng)的電源端子之間。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，在外殼中提供了控制器，其中，外殼提供了用于將控制器連接到電源的耦接器。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，在外殼的擴(kuò)展端中提供了用于將控制器連接到電源的耦接器。

在一些示例中，提供了一種電動機(jī)控制器組件，包括：電動機(jī)控制器和耦合到該電動機(jī)控制器的電動機(jī)。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，組件包括多個控制器，每一個控制器耦合到電動機(jī)，以及冷卻裝置，用于冷卻電動機(jī)和控制器。冷卻裝置可以包括至少一個散熱器，其中，控制器被布置在彼此附近使得兩個相鄰的控制器共享散熱器。優(yōu)選地，存在兩個電動機(jī)控制器組件和用于冷卻電動機(jī)和控制器的公共冷卻裝置。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，冷卻裝置包括與控制器熱接觸的散熱器。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器被背對背地布置，并且散熱器被提供到控制器之間，散熱器與控制器的背面熱接觸。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，冷卻裝置包括與電動機(jī)熱接觸的冷卻歧管。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器是對稱相同的。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，一個控制器相對于另一個控制器具有某一方位，使得當(dāng)控制器被背對背地布置時控制器的輸出耦接器被對齊。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)控制器被背對背布置時，控制器中的一個控制器的部件是另一控制器的部件的幾何鏡像。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器在其部件和其部件的配置方面具有相同的設(shè)計規(guī)格。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器外殼不是旋轉(zhuǎn)對稱的，并且控制器中的一個控制器相對于另一控制器的控制器外殼被反轉(zhuǎn)，使得當(dāng)控制器被背對背地布置時，外殼重合。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，在控制器外殼的重合擴(kuò)展端中提供電源耦接器，以將控制器連接到電源。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，每一個電動機(jī)在控制器中的相應(yīng)控制器附近。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，電動機(jī)具有相同的設(shè)計規(guī)格。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，兩個電動機(jī)控制器組件被布置在軸上，并且其中，電動機(jī)被布置為在軸的相應(yīng)末端處提供驅(qū)動。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，組件被配置為使電動機(jī)能夠產(chǎn)生差速傳動。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器被耦合到電動機(jī)的協(xié)調(diào)驅(qū)動。

在一個方案中，提供了一種電動機(jī)控制器，具有正面和背面，控制器承載多個dc輸入耦接器和多個ac輸出耦接器以及轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器具有耦合到dc輸入耦接器的輸入端和耦合到ac輸出耦接器的輸出端，轉(zhuǎn)換器被配置為將接收的dc電源轉(zhuǎn)換為輸出ac電源，ac輸出耦接器關(guān)于控制器的對稱軸被對稱地放置在控制器的正面上。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，dc輸入耦接器中的至少一個關(guān)于控制器的對稱軸被對稱地放置在控制器的正面上。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，經(jīng)由相應(yīng)的導(dǎo)電帶將dc輸入耦接器耦合到相應(yīng)的電源輸入耦接器。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，提供三個dc輸入耦接器，并且經(jīng)由相應(yīng)的銅帶將dc輸入耦接器中的兩個dc輸入耦接器耦合到相應(yīng)的電源輸入耦接器。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器具有外殼，并且電源輸入耦接器位于外殼的擴(kuò)展端中。

在一個方案中，提供了一種套件，包括至少兩個電動機(jī)控制器，被配置為在其背面彼此面對的情況下被背對背地放置，例如，其中，電動機(jī)控制器被配置為在其背面彼此面對的情況下被背對背地放置，并且電動機(jī)控制器的外殼是彼此的鏡像，使得當(dāng)控制器被背對背地放置時，擴(kuò)展端使得控制器的電源輸入耦接器經(jīng)由穿過擴(kuò)展端的導(dǎo)體與電源連接。

電動機(jī)控制器組件可以包括電動機(jī)控制器和電動機(jī)，并且控制器和電動機(jī)可以共享冷卻系統(tǒng)。還提供了模塊化電動機(jī)組件，包括：多個電動機(jī)控制器以及針對每一個電動機(jī)控制器的相應(yīng)電動機(jī)，電動機(jī)控制器和電動機(jī)被布置為使得相鄰的電動機(jī)控制器被背對背地放置并且共享組件的冷卻系統(tǒng)。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，冷卻系統(tǒng)包括散熱器和冷卻循環(huán)系統(tǒng)中的至少一個。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，冷卻系統(tǒng)包括遍布電動機(jī)和散熱器的冷卻歧管。在一個方案中，提供了一種電動機(jī)控制器，包括：輸出裝置，用于耦合到電動機(jī)，其中，輸出裝置關(guān)于控制器的對稱軸被對稱地放置在控制器的面上。

在一個方案中，提供了一種車輛，具有根據(jù)本文所描述的任意一個方案的電動機(jī)控制器和/或根據(jù)本文所描述的任意一個方案的電動機(jī)控制器組件。還提供了一種電動機(jī)控制器，具有多個電子部件或電部件，多個電子部件或電部件關(guān)于控制器的對稱軸對稱地分布。優(yōu)選地，電動機(jī)控制器包括至少一個電源輸入耦接器和監(jiān)控耦接器，監(jiān)控耦接器適合于監(jiān)控另一控制器的操作參數(shù)，其中，監(jiān)控耦接器和電源輸入耦接器被放置在關(guān)于控制器的對稱軸相互對稱的位置處。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器包括至少一個電動機(jī)控制輸出耦接器，至少一個電動機(jī)控制輸出耦接器關(guān)于控制器的對稱軸被對稱地放置。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，至少一個電動機(jī)控制輸出耦接器包括多個電動機(jī)控制輸出耦接器。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，多個電動機(jī)控制輸出耦接器包括第一輸出耦接器、第二輸出耦接器、以及第三輸出耦接器，用于提供相應(yīng)的第一電動機(jī)控制輸出信號、第二電動機(jī)控制輸出信號、以及第三電動機(jī)控制輸出信號，并且包括控制裝置，可操作以使第三輸出耦接器提供第一電動機(jī)控制輸出信號并且使第一輸出耦接器提供第三電動機(jī)控制輸出信號，使得第一電動機(jī)控制輸出信號和第三電動機(jī)控制輸出信號換位。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，所述多個部件和/或輸入耦接器和輸出耦接器中的至少一個被布置在控制器的第一面上，控制器包括至少一個功率晶體管，該功率晶體管被布置在控制器的與第一面相對的第二面上。還提供了一種裝置，包括：一對此類電動機(jī)控制器，被裝配到放置在控制器之間的散熱器，以使控制器的晶體管能夠熱耦合到散熱器。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，這對控制器被布置為使得每一個控制器的監(jiān)控耦接器與另一控制器的電源輸入耦接器對齊。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，裝置包括第一電動機(jī)和第二電動機(jī)，其中，第一電動機(jī)被放置在電動機(jī)控制器中的一個的第一面附近，并且第二電動機(jī)被放置在另一電動機(jī)控制器的第一面附近，以使散熱器和電動機(jī)能夠熱耦合到單個冷卻歧管。優(yōu)選地，裝置還包括冷卻歧管，該冷卻歧管可以包括用于使冷卻流體流動以冷卻歧管的流體流動路徑，優(yōu)選地，其中，流體包括液體。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，電動機(jī)被放置在電動機(jī)控制器的第一面附近，以使電動機(jī)和電動機(jī)控制器被裝配到放置在電動機(jī)控制器的第二面附近的散熱器，以使至少一個晶體管能夠被熱耦合到所述散熱器。優(yōu)選地，裝置包括：所述散熱器。優(yōu)選地，裝置包括：冷卻歧管，適合于耦合到電動機(jī)和所述散熱器。

在一個方案中，提供了一種電動機(jī)組件，包括：電動機(jī)和熱耦合到散熱器的第一電動機(jī)控制器，其中，電動機(jī)和散熱器被熱耦合到單個冷卻歧管，優(yōu)選地，還包括：第二電動機(jī)和第二電動機(jī)控制器，其中，第二電動機(jī)控制器被熱耦合到散熱器，并且第二電動機(jī)被熱耦合到單個冷卻歧管。優(yōu)選地，冷卻歧管包括用于使冷卻流體流動以冷卻歧管的流體流動路徑，優(yōu)選地，其中，流體包括液體。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，電動機(jī)控制器和電動機(jī)以及散熱器被放置在共同的外殼中。

在一個實(shí)施例中，電動機(jī)控制器包括多個耦接器裝置，每一個耦接器裝置可操作以提供以下各項(xiàng)中的一項(xiàng)：dc輸入耦接器，用于將dc電源提供給轉(zhuǎn)換器；以及監(jiān)控耦接器，可以被配置為承載電流傳感器，其中，額外的耦接器裝置中的至少兩個關(guān)于控制器的對稱軸被對稱地放置。監(jiān)控耦接器可以包括通過控制器的電路板的通孔和/或可以包括電流傳感器。其優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)所述兩個控制器被背對背地布置時，一個控制器的dc電源耦接器可以被放置在另一控制器的監(jiān)控耦接器附近，使得dc電源可以穿過監(jiān)控耦接器以使一個控制器能夠監(jiān)控由另一控制器獲取的電流。

與dc串激電動機(jī)及其控制有關(guān)的方案

在一個方案中，提供了一種裝置，包括：dc串激電動機(jī)；以及第一電流源，被配置為將第一電流提供給dc串激電動機(jī)的電樞；以及第二電流源，被配置為將第二電流提供給dc串激電動機(jī)的勵磁繞組，優(yōu)選地，還包括：控制裝置，被配置為控制第二電流源以基于第一電流提供第二電流。在一個實(shí)施例中，第一電流源和第二電流源是從單個三相逆變器電流獲取的，其中每一個電流源是由逆變器電路的一個或多個橋臂提供的。在一個示例中，第一電流源由逆變器電路的第一個橋臂提供，第二電流源由逆變器電路的第二個橋臂和第三個橋臂提供。在另一示例中，第一電流源由逆變器電路的第一個橋臂和第二個橋臂提供，第二電流源由逆變器電路的第三個橋臂提供。本案的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，通過施加適合的控制信號，可以使用三相逆變器電路(例如，通常應(yīng)用于ac電動機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)的六開關(guān)逆變器)來控制dc電動機(jī)。這使得能夠改造ac控制器以適應(yīng)現(xiàn)有的dc電動機(jī)從而改善性能，而無需使用傳統(tǒng)的sem替換dc串激電動機(jī)所需的額外成本和資源。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，第一電流源和第二電流源被配置為被獨(dú)立地控制。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，第一電流源和第二電流源包括三相逆變器電路。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，電樞被耦合到三相逆變器的第一個橋臂與三相逆變器的第二個橋臂之間，并且勵磁繞組被耦合到三相逆變器的第三個橋臂與負(fù)電源和正電源之一之間，勵磁繞組被耦合到三相逆變器的第一個橋臂與三相逆變器的第二個橋臂之間，并且電樞被耦合到三相逆變器的第三個橋臂與負(fù)電源和正電源之一之間。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，裝置包括：控制器，被配置為控制第一電流源以基于電動機(jī)所需的扭矩輸出來提供第一電流。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器被進(jìn)一步配置為控制第二電流源以基于第一電流提供第二電流。

在一個方案中，提供了一種控制dc串激電動機(jī)的方法，包括：控制第一電流源以將電樞電流提供給dc串激電動機(jī)的電樞；以及控制第二電流源以將勵磁電流提供給dc串激電動機(jī)的勵磁繞組。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制第一電流源還包括：控制第一電流源以基于電動機(jī)所需的扭矩輸出提供電樞電流。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制第二電流源還包括：控制第二電流源以基于電樞電流提供勵磁電流。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制第一電流源和控制第二電流源還包括控制三相逆變器電路。

在一個方案中，提供了一種計算dc串激電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的方法，該方法包括：獲得與電動機(jī)相關(guān)聯(lián)的電樞電流值和勵磁電流值；基于電樞電流值和勵磁電流值估計電動機(jī)的磁通量；獲得與電動機(jī)相關(guān)聯(lián)的反電動勢值；以及將反電動勢值除以估計的磁通量以計算電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，估計磁通量包括：確定與電樞電流值相關(guān)聯(lián)的第一磁通量分量；確定與勵磁電流值相關(guān)聯(lián)的第二磁通量分量；以及對第一磁通量分量和第二磁通量分量進(jìn)行求和。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，確定第一磁通量分量和第二磁通量分量包括：使用一個或多個查找表來識別與電流值相關(guān)聯(lián)的磁通量分量。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，dc串激電動機(jī)組件包括：dc串激電動機(jī)，具有電樞和與電樞串聯(lián)的勵磁繞組，三相逆變器電路，耦合到該dc串激電動機(jī)，以及控制器，用于控制三相逆變器電路的切換元件的切換，以使三相逆變器電路能夠控制通過電樞繞組和勵磁繞組中的至少一個的電流。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器可操作以控制通過電樞和通過勵磁繞組的電流。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器可操作以控制通過電樞和勵磁繞組中的至少一個的電流的幅度和方向中的至少一個。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器可操作以控制通過電樞和勵磁繞組中的一個的電流的方向以及通過電樞和勵磁繞組的電流的幅度。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，三相逆變器電路具有第一個橋臂、第二個橋臂、以及第三個橋臂，每一個橋臂被耦合到組件的正電源線與負(fù)電源線之間，每一個橋臂包括一起耦合到節(jié)點(diǎn)處的第一切換元件和第二切換元件，每一個切換元件具有由控制器控制的控制柵。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，電樞被耦合到第一個橋臂的節(jié)點(diǎn)與正電源線和負(fù)電源線之一之間，勵磁繞組被耦合到第一個橋臂和第二個橋臂的節(jié)點(diǎn)之間。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，電樞被耦合到第一個橋臂和第二個橋臂的節(jié)點(diǎn)之間，并且勵磁繞組被耦合到第三個橋臂的節(jié)點(diǎn)與正電源線和負(fù)電源線之一之間。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，電樞被耦合到第一個橋臂和第二個橋臂的節(jié)點(diǎn)之間，并且勵磁繞組被耦合到第二個橋臂和第三個橋臂的節(jié)點(diǎn)之間。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，三相逆變器電路的切換元件包括半導(dǎo)體切換元件。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，切換元件包括壓控阻抗，例如，絕緣柵雙極型晶體管(igbt)、或mosfet、或igfet、或雙極型晶體管(bjt)、或結(jié)型場效應(yīng)晶體管。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，三相逆變器電路包括被設(shè)計用于控制ac電動機(jī)的三相逆變器電路。

在一個方案中，提供了一種dc串激電動機(jī)組件，包括：dc串激電動機(jī)，具有電樞和與電樞串聯(lián)的勵磁繞組；以及控制器，用于控制通過電樞和勵磁繞組中的至少一個的電流，其中，控制器包括被設(shè)計用于控制ac電動機(jī)的三相逆變器電路。

在一個方案中，本發(fā)明涉及一種被設(shè)計用于控制ac電動機(jī)的三相逆變器電路控制通過dc串激電動機(jī)的電樞和勵磁繞組中的至少一個的電流的用途。在另一方案中，本發(fā)明涉及一種用于控制dc串激電動機(jī)的裝置，包括：第一電流控件，被配置為控制向dc串激電動機(jī)的電樞和dc串激電動機(jī)的勵磁繞組中的一個的第一電流的供應(yīng)；第二電流控件，被配置為控制向dc串激電動機(jī)的電樞和dc串激電動機(jī)的勵磁繞組中的另一個的第二電流的供應(yīng)，其中，第一電流控件被配置為基于第二電流控制第一電流。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，第一電流控件被配置為控制向dc串激電動機(jī)的電樞的第一電流的供應(yīng)，第二電流控件被配置為控制向dc串激電動機(jī)的勵磁繞組的第二電流的供應(yīng)。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，第一電流控件被配置為控制向dc串激電動機(jī)的勵磁繞組的第一電流的供應(yīng)，第二電流控件被配置為控制向dc串激電動機(jī)的電樞的第二電流的供應(yīng)。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，第一電流控件和第二電流控件中的至少一個可操作以通過施加控制電壓以控制用于控制ac電動機(jī)的逆變器電路的至少一個橋臂來控制電流。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，逆變器電路包括三相逆變器電路。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，逆變器電路包括三相逆變器電路，裝置還可以包括逆變器電路。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，逆變器電路被設(shè)計用于控制ac電動機(jī)。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，裝置可以包括dc串激電動機(jī)和/或存儲器，存儲器存儲查找表，并且其中，基于第二電流控制第一電流包括：基于第一電流和查找表來控制第二電流值。

在一個方案中，提供了一種調(diào)整dc串激電動機(jī)的控制系統(tǒng)的方法，包括：提供逆變器電路以將電流提供給dc電動機(jī)的電樞繞組和勵磁繞組，以及提供控制裝置，該控制裝置被配置為控制逆變器使得基于電樞電流和勵磁電流中的一個來控制電樞電流和勵磁電流中的另一個。

本發(fā)明的示例可以包括實(shí)現(xiàn)在軟件、中間件、固件、或硬件或者其任意組合中的控制裝置。本發(fā)明的實(shí)施例包括計算機(jī)程序產(chǎn)品，計算機(jī)程序產(chǎn)品包括：用于對處理器進(jìn)行編程以執(zhí)行本文所描述的方法中的一個或多個方法的程序指令，該產(chǎn)品可以提供在計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上或者具有用于在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)挠嬎銠C(jī)可讀信號的形式。本發(fā)明的實(shí)施例提供了計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)和計算機(jī)可讀信號，其承載根據(jù)本文所描述的方案中的任意一個的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、媒體數(shù)據(jù)文件、或者數(shù)據(jù)庫。

裝置方案可以應(yīng)用于方法方案，反之亦然。專業(yè)讀者將認(rèn)識到，裝置實(shí)施例可以適合于實(shí)現(xiàn)方法實(shí)施例的特征，并且本文所描述的實(shí)施例中的任意一個的一個或多個特征(無論是在說明書的主體中定義還是在權(quán)利要求中定義)可以與本文所描述的其它實(shí)施例中的任意一個獨(dú)立地組合。

與雙控制器交叉檢查有關(guān)的方案

在一個方案中，提供了一種電動機(jī)控制器，包括：健康指示器，用于提供輸出信號以指示電源提供器的操作；以及故障保護(hù)，包括：信號接收裝置，用于從另一電動機(jī)控制器接收健康指示器信號，以及控制裝置，被布置為基于來自所述另一電動機(jī)控制器的指示器信號來控制所述電源提供器的操作。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，故障保護(hù)被配置為基于指示器信號來啟用對電源提供器的激活。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，故障保護(hù)被配置為如果未接收到指示器信號，則不啟用對電源提供器的激活。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，故障保護(hù)被配置為響應(yīng)于接收到指示器信號來激活電源提供器。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制裝置被配置為確定指示器信號的至少一個參數(shù)，并且基于該至少一個參數(shù)來控制電源提供器。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，至少一個參數(shù)包括以下各項(xiàng)中的一項(xiàng)：dc電壓電平；頻率；相位；峰峰振幅；rms振幅；以及占空比。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，健康指示器被配置為提供時變輸出信號以指示電源提供器的操作。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，時變信號包括諸如方波等的脈沖輸出信號。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，健康指示器被配置為僅在例如基于確定電動機(jī)控制器的部件正在工作和/或來自另一類似控制器的信號與車輛的安全操作相一致而確定所述電動機(jī)控制器正在安全工作時，才提供所述指示器信號。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，健康指示器被配置為基于確定至少一個操作參數(shù)來提供指示器信號。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，至少一個操作參數(shù)是從包括以下各項(xiàng)的列表中選擇的：電動機(jī)控制器的dc電流的方向；另一電動機(jī)控制器的dc電流的方向；按鍵切換電壓；控制器的功率晶體管(igbt)的溫度；控制器的控制邏輯的溫度；與控制器相關(guān)聯(lián)的dc鏈路軌道的電壓和/或溫度；adc校準(zhǔn)電壓；模擬輸入；一個或多個可編程或不可編程電源電壓(vcc)監(jiān)控器；正余弦編碼器數(shù)據(jù)；解析器測量；速度反饋測量；其它數(shù)字輸入和電動機(jī)ptc輸入。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，確定包括：將所述至少一個操作參數(shù)與閾值進(jìn)行比較。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，電動機(jī)控制器還包括：電源提供器，其中，電源提供器能夠操作以提供用于電力牽引電動機(jī)的電源。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器包括控制裝置，被配置為基于電動機(jī)控制器的驅(qū)動方向與第二電動機(jī)控制器的驅(qū)動方向的比較來控制第一電力牽引電動機(jī)的電源。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器包括：比較器，能夠操作以將電動機(jī)控制器的驅(qū)動方向與所述第二電動機(jī)控制器的驅(qū)動方向進(jìn)行比較。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：用于感測電動機(jī)控制器的驅(qū)動方向的傳感器；以及用于感測第二電動機(jī)控制器的驅(qū)動方向的傳感器。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，感測驅(qū)動方向包括：感測電動機(jī)控制器的電源電流的方向。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器包括：電源提供器，用于向所述第一電力牽引電動機(jī)提供電源。

本發(fā)明的各個方案包括用于電動車的驅(qū)動裝置和或包括所述驅(qū)動裝置的車輛。

在一個方案中，提供了一種操作電動機(jī)控制器的方法，該方法包括：以本文定義的方式和/或基本上如參照圖12至圖15中任意一個所描述的方式操作電動機(jī)。還提供了一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括：可操作以對電動機(jī)控制器的處理器進(jìn)行編程以通過基于監(jiān)控第二電動機(jī)控制器的電源電流向電動機(jī)控制器提供驅(qū)動信號來控制電動機(jī)的程序指令。還提供了一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括：可操作以對電動機(jī)控制器的處理器進(jìn)行編程以通過根據(jù)來自第二電動機(jī)控制器的控制信號向電動機(jī)提供驅(qū)動信號來控制電動機(jī)的程序指令。

電動機(jī)振蕩阻尼方案

在一個方案中，提供了一種用于電動車的扭矩控制裝置，該裝置包括：控制器，被耦合以從駕駛員用戶界面或車輛控制器接收扭矩需求信號、以及指示電動機(jī)的角速度的速度傳感器信號；其中，控制器被配置為基于扭矩需求信號和速度傳感器信號來提供經(jīng)修改的扭矩需求控制信號。其優(yōu)點(diǎn)在于，可以修改電動機(jī)的快速扭矩響應(yīng)以確保對車輛的平穩(wěn)工作。

在一個可能實(shí)現(xiàn)方式中，裝置包括用于對速度傳感器信號進(jìn)行濾波的濾波器。在一個可能實(shí)現(xiàn)方式中，濾波器被配置為對感測的速度信號進(jìn)行濾波，以相對于感測的速度信號的其它頻率分量加重與選擇的頻率分量相關(guān)聯(lián)的頻率分量，在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，選擇的頻率分量與車輛的傳動軸系的特征頻率相關(guān)聯(lián)。

本案的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，車輛傳動軸系可以具有例如與車輛傳動軸系中的部件的扭矩硬度和/或其相應(yīng)的慣性矩相關(guān)聯(lián)的特征頻率，并且通過應(yīng)用選擇性濾波器，車輛對扭矩改變的特征振蕩響應(yīng)可以被選擇性地抑制，而不會危害車輛的響應(yīng)。

在一個可能實(shí)現(xiàn)方式中，濾波包括：例如使用被配置為衰減至少一個噪聲頻率分量的陷波濾波器來衰減與所述車輛的傳動軸系的特征頻率沒有關(guān)聯(lián)的頻率分量。本案的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，存在可能危害扭矩控制的車輛系統(tǒng)特有的特定噪聲源。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器可操作以例如相應(yīng)于車輛的操作條件來改變?yōu)V波器的傳遞函數(shù)。其優(yōu)點(diǎn)在于，電噪聲的一些源具有可以根據(jù)諸如車輛和/或電動機(jī)的速度等的操作條件而改變的幅度和/或頻率特征。

在一個可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器被配置為從所接收的扭矩需求信號中減去減去信號，其中，減去信號基于感測的速度信號，例如，控制器被配置為對減去信號進(jìn)行限制，使得減去信號的幅度不會超過參考信號電平。其優(yōu)點(diǎn)在于，車輛對操作員控制的響應(yīng)未被振蕩阻尼系統(tǒng)過度地限制。優(yōu)選地，減去信號基于感測的速度信號的改變速率。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，參考信號電平基于用于所述電動機(jī)的最大扭矩需求信號，在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器可操作以配置參考信號電平。其優(yōu)點(diǎn)在于，例如由于車輛的負(fù)載，因此可以根據(jù)操作需要來“調(diào)整”車輛的響應(yīng)。本發(fā)明的這些示例的優(yōu)點(diǎn)在于，可以在使用車輛期間對電動機(jī)控制的阻尼/響應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，控制器被配置為基于修改的扭矩需求信號和所接收的扭矩需求信號的比較來提供替換扭矩需求信號。例如，在修改的扭矩需求信號具有與扭矩需求信號相反的符號的情況下，控制器可以被配置為用零扭矩需求信號替換修改的信號。其優(yōu)點(diǎn)在于，對電動機(jī)速度振蕩的抑制不會引起電動機(jī)扭矩輸出的出乎意料或不期望的反轉(zhuǎn)。

在一些示例中，替換扭矩需求信號是從包括至少一個預(yù)定的扭矩需求信號值的列表中選擇的，例如，控制器可以被配置為基于諸如所述車輛的速度和/或電動機(jī)速度等的車輛的操作條件來選擇替換扭矩需求信號。其優(yōu)點(diǎn)在于，替換扭矩需求可以被選擇為使得例如車輛扭矩需求不需要突然固定為零，而是可以被設(shè)置為與瞬時車輛或電動機(jī)速度相一致的低值。

在一個可能實(shí)現(xiàn)方式中，速度傳感器信號包括基于感測到車輛的車輪的角速度的速度傳感器信號。其優(yōu)點(diǎn)在于，車輛的真實(shí)速度可以用于控制電動機(jī)扭矩需求。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，速度傳感器信號包括基于感測到電動機(jī)角速度的信號和基于感測到車輛的車輪的角速度的信號。

在一個方案中，提供了一種方法，包括：接收要應(yīng)用于車輛電動機(jī)的電動機(jī)控制器的扭矩需求控制信號；接收指示所述電動機(jī)的角速度的感測的速度信號；以及基于所接收的扭矩需求信號和感測的速度信號來確定修改的扭矩需求信號。優(yōu)選地，感測的速度信號包括角速度的改變速率。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，速度傳感器信號包括感測的扭矩信號。

在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，該方法包括：基于感測的速度信號從所接收的扭矩需求信號中減去減去信號，以確定修改的扭矩需求信號。例如，可以對減去信號進(jìn)行限制使得減去信號的幅度不超過參考值。其優(yōu)點(diǎn)在于，調(diào)整扭矩需要以減小電動機(jī)振蕩不會危害車輛的響應(yīng)。在一些示例中，參考值可以被選擇為使得對前向扭矩的最大調(diào)整不會超過第一參考值，并且對反向扭矩的最大調(diào)整不會超過第二參考值。其優(yōu)點(diǎn)在于，車輛性能可以被調(diào)整為適合操作模式。

本發(fā)明的示例提供了一種電子設(shè)備，包括：根據(jù)本文所描述的方案中的任意一個的扭矩控制裝置。本發(fā)明的示例提供了一種車輛，包括：電動機(jī)和根據(jù)本文所描述的方案中的任意一個的扭矩控制裝置。

雖然參照車輛進(jìn)行了描述，但是電動機(jī)速度振蕩的問題可能在使用電動機(jī)的其它系統(tǒng)中發(fā)生并且本發(fā)明的實(shí)施例解決了該問題，即，除了車輛以外的系統(tǒng)中的上述問題，例如，在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，該方法可以應(yīng)用于控制混合系統(tǒng)中的電動機(jī)。在一個方案中，提供了一種控制電動機(jī)的方法，包括：接收指示扭矩需要的控制信號；接收基于電動機(jī)的速度輸出的傳感器信號；基于傳感器修改控制信號；以及將修改的控制信號提供給電動機(jī)。

在一個方案中，提供了一種電動機(jī)控制系統(tǒng)，包括：控制輸入端，用于接收控制信號；感測輸入端，用于接收基于電動機(jī)速度輸出的感測信號；以及控制裝置，適合于基于感測信號來修改控制信號并且將修改的控制信號提供給電動機(jī)。優(yōu)選地，感測信號基于電動機(jī)的角速度的改變速率。

本發(fā)明的示例可以實(shí)現(xiàn)在硬件(例如，fpga或者asic或者其它硬件)或者軟件、中間件、固件或者其任意組合中。本發(fā)明的實(shí)施例包括計算機(jī)程序產(chǎn)品，計算機(jī)程序產(chǎn)品包括：用于對處理器進(jìn)行編程以執(zhí)行本文所描述的方法中的一個或多個的程序指令，這些產(chǎn)品可以被提供在計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上或者具有用于在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)挠嬎銠C(jī)可讀信號的形式。本發(fā)明的實(shí)施例提供了計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)和計算機(jī)可讀信號，其承載根據(jù)本文所描述的方案中的任意一個的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、媒體數(shù)據(jù)文件、或者數(shù)據(jù)庫。

本文所描述的實(shí)施例中的任意一個的一個或多個特征中的任意一個(無論是在說明書的主體中定義還是在權(quán)利要求中定義)可以與本文所描述的其它實(shí)施例中的任意一個獨(dú)立地組合。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖僅通過舉例說明的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中：

圖1示出了包括電動機(jī)和控制器的系統(tǒng)；

圖2a和圖2b示出了根據(jù)本發(fā)明的第一控制器和第二控制器的正面；

圖3示出了包括兩個電動機(jī)和兩個控制器以及服務(wù)于兩個控制器的散熱器和冷卻歧管的模塊化電動機(jī)-控制器組件；

圖4從剖面示出了第一控制器和第二控制器，每一個控制器具有用于監(jiān)控另一控制器上的電流的擴(kuò)展端子；

圖5示意性地示出了dc串激電動機(jī)；

圖6示意性地示出了dc電動機(jī)和用于電動機(jī)反轉(zhuǎn)的電路；

圖7a示意性地示出了針對四端子dc串激電動機(jī)的電源電路的布置；

圖7b示意性地示出了針對四端子dc串激電動機(jī)的電源電路的另一布置；

圖8示意性地示出了針對三端子dc串激電動機(jī)的電源電路的布置；

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于產(chǎn)生電樞電流和勵磁電流的控制算法；

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例確定電動機(jī)速度的方法；以及

圖11示出了電動車的完全示意性的圖；

圖12示出了電動機(jī)控制器；

圖13示出了兩個電動機(jī)控制器以及外部控制單元的配置；

圖14示出了兩個互連的電動機(jī)控制器；

圖15示出了圖13和圖14的示例性組合特征；

圖16示出了車輛的完全示意性的圖；以及

圖17示出了在圖16的車輛中使用的控制系統(tǒng)的功能框圖。

具體實(shí)施方式

ac電動機(jī)和電動機(jī)控制器

概括地說，圖1的電動機(jī)系統(tǒng)10包括電動機(jī)2和用于控制電動機(jī)的操作的控制器20?？刂破?0被配置為根據(jù)直流(dc)電源6(在該示例中，電池)得到用于電動機(jī)2的三相交流(ac)電源。電動機(jī)系統(tǒng)10還包括冷卻裝置4。冷卻裝置4被耦合到電動機(jī)2和控制器20以排除電動機(jī)2和控制器20的操作所產(chǎn)生的熱量。電動機(jī)的驅(qū)動輸出提供扭矩以驅(qū)動耦合到車輛的傳動輪軸的傳動盤8。

控制器20被配置為對電源6的dc輸出進(jìn)行逆變、濾波和調(diào)節(jié)處理，以向電動機(jī)提供所需的ac電源。

控制器20包括逆變器28，逆變器28用于將dc輸入轉(zhuǎn)換為三相ac輸出以供電動機(jī)2使用?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)形式的逆變器。在優(yōu)選的示例中，使用絕緣柵雙極型晶體管(igbt)逆變器。在一些情況下，還可以使用mosfet或其它igfet。igbt轉(zhuǎn)換器的優(yōu)選特征包括高效和快速切換。

圖2a示出了包括印刷電路板(pcb)22的控制器20的一個示例的前視圖。圖2a還示出了其中容納有控制器的控制器外殼21。pcb22承載電源接觸配件26a、26b和26c，每一個配件可以包括用于感測通過配件的電流的電流傳感器。電源接觸配件26b包括用于耦合到dc電源(未示出)的第一端子的電源接觸點(diǎn)b+。電源接觸配件26c包括用于耦合到dc電源(未示出)的第二端子的電源接觸點(diǎn)b-。pcb22還承載ac輸出端子24a、24b和24c以及逆變器28(在圖2a中用虛線示出)。電源接觸點(diǎn)b+通過銅橋臂35b電耦合到電池端子32a和32b，其中，電池端子32a和32b被安裝到外殼21的擴(kuò)展端33，電線穿過該擴(kuò)展端33以提供與電源6的連接。電源接觸點(diǎn)b-通過銅橋臂35a電耦合到電池端子32b，其中，電池端子32b被安裝到外殼21的擴(kuò)展端。

dc電源接觸點(diǎn)26b、26c被耦合到逆變器28的相應(yīng)輸入端。逆變器28的輸出端被耦合到ac輸出端子24a、24b、24c。輸出端子中的每一個可操作以耦合到電動機(jī)2的相應(yīng)相繞組。

ac輸出端子24a、24b、24c關(guān)于pcb22的軸x-x被對稱地放置。在該示例中，dc電源接觸配件26a、26b、26c類似地被對稱放置。

pcb22可以包括被配置為控制濾波和調(diào)節(jié)的其它功能30，其它功能30可以包括例如微處理器、電源、電容器和電感器。

圖2b示出了包括pcb22′的第二控制器20′的前視圖。圖2b還示出了其中容納有控制器20′的控制器外殼21′。除了pcb22′的方位以外，控制器20′與控制器20相同。與pcb22和控制器外殼21相比，pcb22′相對于其控制器外殼21′旋轉(zhuǎn)了180度。與控制器外殼21和pcb22相比，控制器外殼21′相對于pcb22′關(guān)于垂直于軸x-x的軸被反轉(zhuǎn)。

pcb旋轉(zhuǎn)的效果是當(dāng)控制器以其邊緣23、23′對齊的方式被放置并且其背面彼此面對時，控制器20′的輸出端子24a′、24b′、24c′與輸出端子24a、24b、24c對齊?？刂破?0的電源接觸配件26a、26b、26c與控制器20′的電源接觸配件26a′、26b′、26c′對齊。外殼反轉(zhuǎn)意味著控制器外殼21、21′的輪廓重合。當(dāng)以這種方式布置控制器時，散熱器可以被放置在控制器的相應(yīng)背面之間與發(fā)明人的功率晶體管相鄰的位置處(主要熱源是控制器)。散熱器操作以同時冷卻兩個控制器，使得不需要為控制器提供單獨(dú)的散熱器。圖3示出了第一控制器和第二控制器在軸10上被布置在散熱器12的任意一側(cè)的布置。

上述控制器使得能夠形成由電動機(jī)和相關(guān)聯(lián)的控制器的集合構(gòu)成的模塊化組件。具有相同的pcb22、22′(可以簡單地針對組件以背對背的形式一起旋轉(zhuǎn))的選擇簡化了pcb的生產(chǎn)和對模塊化的電動機(jī)和控制器疊層的裝配需求。

更詳細(xì)地參照圖3，示出了模塊化組件50，其被包含在殼體40中并且包括以下各項(xiàng)：第一和第二電動機(jī)2、2′、第一和第二控制器20、20′、和包括散熱器12和冷卻歧管14的公共冷卻裝置，以及電源耦接器160，電源耦接器160穿過擴(kuò)展端33以使電池端子32a和32b能夠耦合到電源6。

電動機(jī)和控制器被放置在軸10上，其中，軸10被配置為耦合到傳動盤8。第一電動機(jī)2被放置在軸10的第一末端上。第一電動機(jī)2與第一控制器20的正面34相鄰。第一控制器20的承載逆變器的背面36與散熱器12相鄰并且進(jìn)行熱接觸。散熱器12還與第二控制器20′的背面36′相鄰并且與進(jìn)行熱接觸。第二控制器20′的正面34′與放置在軸10的第二末端上的第二電動機(jī)2′相鄰。第一和第二電動機(jī)以及第一和第二控制器共享可以與殼體40集成在一起的冷卻歧管14。冷卻歧管14具有入口16和出口18。冷卻歧管14與散熱器12進(jìn)行物理接觸和熱接觸，并且與第一和第二電動機(jī)2、2′進(jìn)行熱接觸。

dc電源耦接器160被耦合到第一和第二控制器20、20′。第一電動機(jī)2與第一控制器20進(jìn)行電接觸。電接觸是通過輸出端子24a、24b、24c中的每一個與電動機(jī)2中的相繞組之間的電耦合來實(shí)現(xiàn)的。第二電動機(jī)2′與第二控制器20′進(jìn)行電接觸。電接觸是通過輸出端子24a′、24b′、24c′中的每一個與電動機(jī)2′中的相繞組之間的電耦合來實(shí)現(xiàn)的。

經(jīng)由dc電源耦接器160將dc電源提供給控制器20和20′。第一控制器20將dc電源轉(zhuǎn)換為用于第一電動機(jī)2的三相ac。ac信號在第一電動機(jī)2的轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生扭矩，這在軸10的第一末端處產(chǎn)生驅(qū)動。第二控制器20′和電動機(jī)2′以相同的方式操作以在軸10的第二末端處產(chǎn)生驅(qū)動。電動機(jī)輸出可以耦合到諸如傳動盤等的相應(yīng)驅(qū)動耦接器，以驅(qū)動相應(yīng)傳動軸。

在一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，第一和第二控制器20、20′進(jìn)行電接觸。也即是說，第一控制器20的dc端子b+、b-被電耦合到第二控制器20′的相應(yīng)端子b+、b-。每一個控制器在正面具有b+端子(26b、26b′)并且在背面上具有一個b-端子(針對控制器20的26a以及控制器20′上的26c′)。b-端子穿過另一單元上的電流傳感器，從而允許由控制器對中的每一個控制器完成對兩個控制器的性能的監(jiān)控。

冷卻系統(tǒng)按如下方式操作。冷卻歧管14經(jīng)由入口16接收冷卻液。冷卻液從第一和第二電動機(jī)2、2′吸收熱量。歧管14還向散熱器12提供流體，這從放置在第一和第二控制器20、20′的相應(yīng)背面34、34′上的逆變器28、28′排放熱量(如圖4所示)。在該示例中，提供給散熱器的流體循環(huán)回冷卻歧管。冷卻流體經(jīng)由出口18離開冷卻歧管。

在一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，多個電動機(jī)和控制器以一個電動機(jī)與一個控制器的比例被放置在軸10上和殼體40中。被背對背布置的控制器可以共享散熱器。最多兩個控制器可以共享給定的散熱器。所有散熱器與冷卻歧管14進(jìn)行物理接觸和熱接觸。通常，電動機(jī)將被疊層在軸10的末端處，以便在軸10的末端處產(chǎn)生驅(qū)動。

模塊化組件50的優(yōu)點(diǎn)是，第一和第二控制器20、20′如上所述共享冷卻單元，而不是向每一個控制器提供冷卻單元。因此，在具有多于一個電動機(jī)-控制器對的任何發(fā)動機(jī)中，模塊化組件30通過消除至少一個冷卻單元4，大大地減少了發(fā)動機(jī)的重量和體積。

在一種可能實(shí)現(xiàn)方式中，殼體40具有集成的電連接(例如，對于單相接定子繞組、轉(zhuǎn)子位置編碼器和dc輸入端)。它們用于進(jìn)一步優(yōu)化組合裝置的大小和重量。

將認(rèn)識到，第二pcb22′的相對旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致電端子的順序相對于第一pcb22的電端子的順序被反轉(zhuǎn)。這意味著，當(dāng)?shù)谝缓偷诙刂破?0、20′如圖3所示地被布置時，其輸出端子24、24′按如下方式被對齊。端子24a與24c′對齊。端子24b與24b′對齊。端子24c與24a′對齊。在該示例中，端子24a和24a′輸出第一電相位，端子24b和24b′輸出第二相位，并且端子24c和24c′輸出第三相位。當(dāng)相同的電動機(jī)如圖3所示地連接到控制器并且使用相同的電動機(jī)-控制器耦接器時，電動機(jī)2和2′在相反的方向上產(chǎn)生扭矩。可以期望控制器的輸出端子排成行，使得輸出相似相位的端子被對齊。因此，可選擇地，可以在第一pcb20或第二pcb20′上提供開關(guān)，以分別對從端子24a和24c以及24a′和24c′輸出的相位進(jìn)行反相。備選地，可以提供電路以自動地切換這些端子的相位。在多個控制器和電動機(jī)彼此并排疊層的可能實(shí)現(xiàn)方式中，這種自動切換可以用于調(diào)節(jié)整個控制器疊層上的相位輸出。

在pcb22′旋轉(zhuǎn)以后，電源接觸配件26′也被反轉(zhuǎn)。未使用的接觸配件可以用于執(zhí)行額外的功能，例如，監(jiān)控通過另一控制器的電流。在圖4中示出了用于執(zhí)行電流監(jiān)控的布置，圖4示出了被背對背地布置在公共散熱器12的任意一側(cè)的第一和第二控制器20、20′。在所示的示例中，第一控制器20的未使用的接觸點(diǎn)26c被耦合到第二控制器20′的電流監(jiān)控傳感器。耦合是通過穿過逆變器22和散熱器12的擴(kuò)展端子38來實(shí)現(xiàn)的。類似地，第二控制器20′的未使用的接觸點(diǎn)26a′經(jīng)由穿過逆變器28′和散熱器12的擴(kuò)展端子38′被耦合到第一控制器20的電流監(jiān)控輸出端。

在另一可能實(shí)現(xiàn)方式中，電源6被連接到第一和第二控制器20、20′的電源接觸點(diǎn)，使得由電源接觸點(diǎn)26b和26b′在每一個相應(yīng)的控制器上提供正電池端子，并且由當(dāng)控制器被背對背地布置時對齊的電源接觸點(diǎn)在每一個相應(yīng)的控制器上提供負(fù)電池端子。參照圖2a和圖2b，也即是說，當(dāng)電源接觸點(diǎn)24a在第一控制器20上提供負(fù)電池端子時，電源接觸點(diǎn)24c′在第二控制器20′上提供負(fù)電池端子，并且當(dāng)電源接觸點(diǎn)24c在第一控制器20上提供負(fù)端子時，電源接觸點(diǎn)24a′在第二控制器20′上提供負(fù)電池端子。這允許控制器20、20′與電源6并聯(lián)。在一些示例中，在這些情況26a下的正面承載端(carry)26b(b+端子)和背面承載端26c(b-端子)不是端子，而是可以承載電流傳感器的孔。在電流傳感器被放置在該位置中的情況下，它可以用于感測通過孔去往相鄰控制器的電流。

如上所述，電動機(jī)是三相電動機(jī)，并且由控制器20產(chǎn)生的電源是三相ac。在另一示例中，電動機(jī)可以是單相電動機(jī)，并且由控制器產(chǎn)生的電源是單相ac。在另一示例中，電動機(jī)可以是兩相電動機(jī)，并且由控制器產(chǎn)生的電源是兩相ac。電動機(jī)可以僅是被配置為使用多個相位進(jìn)行操作的多相電動機(jī)。如上所述，電源6包括電池。在其它示例中，電源可以是燃料電池或雙電層電容器(edlc)或者其它dc電源。

雖然所描述的逆變器采用igbt，但是可以使用其它壓控阻抗，例如，mos-fet、其它類型的ig-fet或bjt。

dc串激電動機(jī)控制

dc串激電動機(jī)控制發(fā)明的實(shí)施例旨在允許商用dc串激電動機(jī)以與外激式電動機(jī)類似的方式操作，從而在維持與dc串激電動機(jī)相關(guān)聯(lián)的提供高起始扭矩的能力的同時對電動機(jī)操作特征提供更大控制水平。圖7a和圖7b示出了用于將四端子dc串激電動機(jī)連接到三相逆變器的兩個布置。三相逆變器電路是已知的，并且最近，能夠管理高電流的逆變器已經(jīng)以合理的價格在商業(yè)上使用，例如，sevcon(rtm)gen4(rtm)ac電動機(jī)控制器。逆變器的每一個橋臂提供相同的電流容量，從而允許向電樞繞組和勵磁繞組提供相同的電流。在圖7a的布置中，三相逆變器的每一個橋臂包括串聯(lián)耦合到正(v+)電源電壓與負(fù)(v-)電源電壓之間的晶體管1012a和1012b。dc串激電動機(jī)的電樞1004連接到正電源電壓與晶體管1012a和1012b之間的第一節(jié)點(diǎn)之間。三相逆變器的第二個橋臂和第三個橋臂包括分別串聯(lián)耦合到正電源電壓與負(fù)電源電壓之間的晶體管1014a和1014b以及1016a和1016b。勵磁繞組1006被耦合到晶體管1014a和1014b之間的第二節(jié)點(diǎn)與晶體管1016a和1016b之間的第三節(jié)點(diǎn)之間。雖然電樞1004被示出為耦合到正電源電壓，但是將認(rèn)識到，它同樣可以耦合到負(fù)電源線。

在操作中，包括一系列控制脈沖的控制信號被施加于晶體管1012a和1012b的柵極耦接器，以調(diào)制流過電樞繞組1004的電流。將認(rèn)識到，對于三相逆變器的每一個橋臂，將以互補(bǔ)的方式控制兩個晶體管(a和b)，使得這些晶體管中一次只有一個晶體管導(dǎo)通。因此，調(diào)制施加于晶體管1012a和1012b的控制電壓的脈沖寬度允許控制電樞電流ia。當(dāng)勵磁繞組1006被耦合到三相轉(zhuǎn)換器的兩個橋臂之間時，可以通過控制晶體管1014a、1014b、1016a、1016b來使通過勵磁繞組1006的電流if的方向反向，從而控制電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。類似地，可以通過例如使用脈沖寬度調(diào)制來調(diào)制晶體管1014a、1014b、1016a、1016b的控制電壓以控制勵磁電流if的幅度。

在圖7b的布置中，電樞1004被耦合到第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)之間，而勵磁繞組1006被耦合到第三節(jié)點(diǎn)與正電源之間。對于圖7a，可以取而代之地將勵磁繞組耦合到第三節(jié)點(diǎn)與負(fù)電源之間。

在圖7b所示電路的操作中，通過切換三相逆變器的晶體管中的適當(dāng)晶體管來使電樞1004的電流ia反向，從而使電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向反向。

將認(rèn)識到，如圖7a和圖7b中所示的三相逆變器電路將包括其它特征，為了增加附圖的清晰度，已經(jīng)省略了這些特征。具體地說，將預(yù)期續(xù)流二極管與開關(guān)1012a、1012b、1014a、1014b、1016a、1016b中的每一個相關(guān)聯(lián)。

在一些環(huán)境中，圖7b的布置相對于圖7a中所示的布置可以具有優(yōu)勢。具體地說，與電樞相比，勵磁繞組通常具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)更高的相關(guān)聯(lián)的電感，因此，當(dāng)嘗試使電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向反向時，通常更快速地使電樞電流反向。此外，圖7b的布置確保即使例如在電動機(jī)空轉(zhuǎn)期間反e.m.f變?yōu)樨?fù)，它也始終可以控制電樞電流ia。相反，在圖7a的布置中，反e.m.f可能導(dǎo)致經(jīng)由與晶體管1012a相關(guān)聯(lián)的續(xù)流二極管在電樞上形成短路，從而導(dǎo)致電樞電流變得不可控。

圖8示出了三相逆變器用于控制裝備有僅三個端子的dc串激電動機(jī)的布置。在圖8的布置中，電樞1004被耦合到三相逆變器的第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)之間，并且勵磁繞組1006被耦合到第二節(jié)點(diǎn)與第三節(jié)點(diǎn)之間。

圖9示出了用于基于扭矩需求(tdemand)提供電樞電流ia和勵磁電流if的控制算法。圖9的算法可以與圖7a、圖7b或圖8中所示的布置中的任意一個聯(lián)合使用。當(dāng)然，將認(rèn)識到，在不同的示例中，將區(qū)別地控制開關(guān)。例如，在圖7a的情況下，將控制開關(guān)1012a和1012b以控制電樞電流，而在圖7b中，將控制開關(guān)1012a、1012b、1014a和1014b以控制電樞電流。

下面關(guān)于圖9的描述涉及圖7a中所示的電路。

根據(jù)所示的算法，在第一功能元件1050處接收扭矩需求，第一功能元件1050限制了扭矩需求，例如，使得扭矩需求不會超過最大正向扭矩或最大反向扭矩?？梢曰陔妱訖C(jī)的測量(例如，基于溫度，以保護(hù)電動機(jī)避免過熱)或者基于其它標(biāo)準(zhǔn)來預(yù)先確定或計算該限制。功能元件1050的輸出是要由電動機(jī)提供的扭矩需求(tlim)。

向第一放大器1052提供扭矩需求輸出(tlim)，第一放大器1052將扭矩需求轉(zhuǎn)換為表示電樞電流需求的信號，該電樞電流需求與提供請求的扭矩輸出所需的電流相對應(yīng)。然后，將電流需求信號輸入到反饋控制回路，該反饋控制回路由第一差分器1058、第一pid控制器1054和第二放大器1056構(gòu)成。反饋回路的(來自第二放大器1056的)輸出被配置為通過切換晶體管1012a、1012b來調(diào)節(jié)電樞電流(這對于圖7a中所示的示例是成立的，但是對于其它布置，所控制的精確開關(guān)可以不同，例如，在圖7b中，它將是用于電樞控制的1012a、1012b、1014a、1014b)，以基于來自第一放大器1052的電流需求信號提供電動機(jī)的電樞電流ia。

電樞電流ia還被提供給第二功能元件1060。第二功能元件1060包括扭矩通量表，這僅是一種選擇，并且其它方法在本領(lǐng)域中是公知的。扭矩通量表由第二功能元件用作查找表以將提供的電樞電流值轉(zhuǎn)換為勵磁電流需求值。扭矩通量表可以通過電動機(jī)的特征描述憑經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生，或者可以基于電動機(jī)的計算出的性能。然后，將輸出勵磁電流需求值輸入到另一反饋回路，該另一反饋回路包括第二差分器1062、第二pid控制器1064以及第三放大器1066，該另一反饋回路基于勵磁電流需求值來調(diào)節(jié)輸出勵磁電流if。該反饋回路(來自第三放大器1066)的輸出被配置為通過切換晶體管1016a、1016b來調(diào)節(jié)勵磁電流，以基于來自第三放大器1066的電流需求信號提供電動機(jī)的磁力電流if。

將認(rèn)識到，使用扭矩通量表僅是一種導(dǎo)出if的方式，并且在本領(lǐng)域中公知的其它方式可以用于根據(jù)ia和其它參數(shù)導(dǎo)出if。

通過基于電樞電流ia計算勵磁電流if，圖9的控制算法提供了自動磁場消弱。這是因?yàn)楫?dāng)電動機(jī)的反e.m.f(電動勢)最終增加時，可用的電源電壓將不能向電動機(jī)提供期望的電樞電流。然而，當(dāng)基于電樞電流ia計算勵磁電流if時，電樞電流的減小自動地導(dǎo)致計算出的勵磁電流按比例減小。

專業(yè)讀者在本公開的背景下可以理解的是，圖9僅是示意性的，并且當(dāng)在裝置中實(shí)現(xiàn)示出為單獨(dú)的功能部件的一個或多個功能時，這些功能可以由單個控制元件來提供，并且可以被進(jìn)一步細(xì)分為多個元件。此外，可以使用施加于晶體管的脈沖寬度調(diào)制(pwm)控制信號來調(diào)節(jié)電動機(jī)的勵磁電流和電樞電流。在圖9中的算法的元件之間傳遞的信號可以是描述pwm信號的單個值或者多值參數(shù)，或者在一些示例中，可以包括pwm信號。

圖10示出了根據(jù)圖5的算法控制的dc串激電動機(jī)的速度計算算法。對于很多應(yīng)用，能夠準(zhǔn)確地確定電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度是有幫助的，然而，直接測量電動機(jī)的速度可能很困難。圖10的算法提供了一種基于容易測量的值或已知的值(例如，施加于電動機(jī)的電樞電流和勵磁電流以及電樞電壓va和電池/電源電壓vbat)來計算速度的方式。

速度控制算法通過確定電動機(jī)的反e.m.f(電動勢)并且將其除以電動機(jī)內(nèi)由于勵磁繞組和電樞繞組引起的磁通量的估計來操作。對于具有獨(dú)立控制的勵磁電流和電樞電流的電動機(jī)，確定磁通量必須考慮這兩個值，這產(chǎn)生了額外的復(fù)雜性。

為了計算反e.m.f，在第一差分器1068處從電池電壓中減去電樞電壓。然后，將第一差分器1068的輸出提供給第二差分器1070。將電樞電流提供給放大器1076，放大器1076將電樞電流與電樞的阻抗相乘以確定電樞中的ir損耗(即，由于電樞電阻而在電樞兩端出現(xiàn)的壓降)。然后，將該值輸入到第二差分器1070，在第二差分器1070處，從第一差分器68的輸出中減去該值，以確定反e.m.f值。

電樞電流值ia也被輸入到第一通量查找表1078，第一通量查找表1078輸出與電樞電流ia相關(guān)聯(lián)的第一通量值。勵磁電流if被輸入到第二通量查找表1080中，第二通量查找表1080輸出與勵磁電流相關(guān)聯(lián)的第二通量值。然后，將第一通量值和第二通量值輸入到加法器1082以計算電動機(jī)內(nèi)的總磁通量ψ。然后，將計算出的反e.m.f值和總磁通量輸入到除法器1072，在除法器1072處，將反e.m.f值除以總通量以產(chǎn)生速度值，然后，在功能元件1074中調(diào)整速度值以提供電動機(jī)的經(jīng)校準(zhǔn)的速度值。

因此，圖10的算法能夠基于電動機(jī)的電源的容易測量的電參數(shù)來計算準(zhǔn)確的速度值。雖然已經(jīng)參照igbt晶體管描述了逆變器，但是這僅是示例性的，并且可以使用任何壓控阻抗，例如，mosfet、ig-fet或bjt。

圖11示出了具有四個車輪2102、2104、2106、2108的車輛2100。車輪2106和2108朝向車輛的前部彼此相對。車輪2102和2104朝向車輛2100的尾部彼此相對。

車輪2102耦合到電動機(jī)2101，進(jìn)而電耦合到電動機(jī)控制器2002。車輪2104耦合到電動機(jī)2103，進(jìn)而電耦合到電動機(jī)控制器2002′。車輛控制單元2126耦合到電動機(jī)控制器2002、2002′。

電動機(jī)2101、2103可操作以在控制器2002、2002′的控制下獨(dú)立于彼此驅(qū)動車輪2101、2103。車輛控制單元2126向控制器2002、2002′提供控制信號，以通過驅(qū)動電動機(jī)2101、2103來控制車輛的移動。

雖然示出為后輪驅(qū)動，但是車輛2100可以是前輪驅(qū)動的。此外，雖然車輛2100被示出為兩輪驅(qū)動車輛，但是本發(fā)明的示例可以應(yīng)用于四輪驅(qū)動車輛。車輛控制單元2126可以通過諸如控制器局域網(wǎng)絡(luò)、can-總線等的控制總線耦合到控制器2002、2002′。

圖12示出了電動機(jī)控制器2002，電動機(jī)控制器2002包括耦合到本地電流監(jiān)控器2010和遠(yuǎn)端電流監(jiān)控器2014的控制裝置2012。電動機(jī)控制器包括電源提供器2016，電源提供器2016被耦合到外部故障保護(hù)2020和控制裝置2012?？刂蒲b置2012還被耦合到健康指示器2018。

在圖12中，未示出電源輸入連接(例如，電池連接)和ac電源輸出連接。下面將參照圖14更詳細(xì)地討論電源連接。

電源提供器2016包括絕緣柵雙極型晶體管igbt逆變器，并且可操作以基于直流dc電源向電動機(jī)提供脈沖寬度調(diào)制功率輸出?？梢酝ㄟ^來自控制裝置2012的關(guān)閉信號或者由于故障保險2020斷開電源提供器2016的電源電子設(shè)備(例如，pwm驅(qū)動器)，來禁用電源提供器。當(dāng)故障保險2020的輸出處于啟用狀態(tài)時，它打開晶體管電路(未示出)，晶體管電路控制向電源提供器2016的pwm驅(qū)動電路的功率供應(yīng)。當(dāng)故障保險2020的輸出處于禁用狀態(tài)時，它關(guān)閉晶體管電路，從而去激活pwm驅(qū)動器。

本地電流監(jiān)控器2010可操作以感測電源提供器2016從dc電源獲取的電流，并且基于感測的電流流動向控制裝置2012提供感測輸出信號。該本地電流監(jiān)控器2010可操作以提供來自電源提供器2016所驅(qū)動的電動機(jī)的輸出扭矩的估計，并且可以用于檢查控制器是否正在向電動機(jī)提供能量(例如，在驅(qū)動模式中操作)或者電動機(jī)是否正在將能量返回控制器(如在再生制動模式中一樣)。遠(yuǎn)端電流監(jiān)控器2014可操作以被耦合從而感測由與電動機(jī)控制器2002類似的另一電動機(jī)控制器的電源提供器獲取的電流。

健康指示器2018可操作以根據(jù)確定電動機(jī)控制器2010、2012、2014、2016、2018、2020的其它部件正在正確工作并且來自遠(yuǎn)端電流監(jiān)控器2014的信號與車輛的安全操作相一致，來在其輸出耦接器處提供心跳輸出信號。心跳信號是具有所選幅度、頻率和占空比的方波脈沖序列。如果心跳信號可接受，則故障保險202產(chǎn)生啟用電源提供器的信號。如果心跳信號不可接受，則故障保險電路的輸出禁用電源提供器2016。

可以理解的是，故障保險的輸出與系統(tǒng)中的其它信號(例如，來自控制裝置2012的關(guān)閉信號的反相)相結(jié)合，使得所有這些信號必須處于啟用狀態(tài)以啟用電源提供器2016并且使得處于禁用狀態(tài)的任何此類信號將使電源提供器被禁用。提供了一種用于在禁用電源提供器2016以后的一段時間期間防止重新啟用電源提供器2016的裝置。正確工作的確定基于檢查與各個部件塊相關(guān)聯(lián)的信號的范圍以及在一些情況下的瞬時特性。

在圖12的示例中，心跳信號包括脈沖(方波)信號。

故障保險2020可操作以從外部系統(tǒng)接收心跳信號，并且向電源提供器2016提供啟用信號。故障保險2020被配置為在它接收到心跳信號的情況下向電源提供器2016提供啟用信號，并且電源提供器被布置為使得不能在沒有來自故障保險的啟用信號的情況下激活電源提供器，例如，電源提供器的電源可以被配置為使得在沒有啟用信號的情況下斷開電源提供器2016的電源。除了故障保險以外或者作為故障保險的替換，故障保險2020還可以包括檢測裝置，檢測裝置被配置為使得在它未接收到心跳信號的情況下，它使電源提供器能夠?qū)⑵涔β瘦敵鲋饾u減小、或者減小或者以其它方式修改到安全水平。在一些情況下，電源提供器或故障保險可以包括定時器，定時器被配置為在電源提供器被禁用以后的所選時間期間防止重新啟用電源提供器。備選地或附加地，故障保險或電源提供器可以被布置為以信號形式向控制裝置2012告知已經(jīng)采取行動以禁用電源提供器。

控制裝置2012是被配置為對控制器2002的其它部件的操作進(jìn)行控制的控制設(shè)備，例如，微處理器。例如，控制裝置2012被配置為將由本地電流監(jiān)控器2010感測的本地電流與由遠(yuǎn)端電流監(jiān)控器2014感測的電流進(jìn)行比較?；谠摫容^，控制裝置2012被配置為控制電源提供器2016。例如，在由本地電流監(jiān)控器2010感測的電流的方向與由遠(yuǎn)端電流監(jiān)控器2014感測的電流的方向不匹配的情況下，控制裝置被配置為關(guān)閉電源提供器。這可能與電動機(jī)之一參與再生制動的情形有關(guān)。注意，反轉(zhuǎn)的電動機(jī)中的電池電流的反向是瞬時的。如果該情形持續(xù)，則再生制動將結(jié)束。反轉(zhuǎn)的電動機(jī)可以啟動以在相反的方向上驅(qū)動并且然后電池電流回到初始狀態(tài)。

在操作中，如果出現(xiàn)以下情形，則電源提供器2016提供用于電力牽引電動機(jī)的ac電源輸出信號：(a)故障保險2020向電源提供器2016提供啟用信號，該啟用信號指示故障保險2020正在接收有效的心跳信號；以及(b)控制裝置未向電源提供器提供關(guān)閉信號。在健康指示器2018確定電動控制器的其它部件2010、2012、2014、2016、2018、2020正在正確工作并且來自遠(yuǎn)端電流監(jiān)控器2014的信號與車輛的安全操作相一致的情況下，健康指示器2018提供(例如，將由另一控制器接收的)輸出心跳信號，以例如確保電動機(jī)正在相同的方向上驅(qū)動或者正在所選的方向上驅(qū)動，或者確保電動機(jī)的速度或扭矩處于所選范圍內(nèi)，例如，基于另一電動機(jī)的速度或扭矩和/或向另一電動機(jī)提供的電流的范圍。在一些情況下，電源提供器被配置為檢查遠(yuǎn)端電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與安全操作相一致。例如，在電源提供器被耦合到車輛的控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線(canbus)的情況下，可以從canbus中讀取來自遠(yuǎn)端監(jiān)控器的速度信息以執(zhí)行該檢查。雖然電源提供器16已經(jīng)被描述為包括igbt逆變器，但是可以使用其它類型的逆變器，例如，逆變器可以包括ig-fet、mos-fet、bjt或者其它類型的壓控阻抗。系統(tǒng)的部件之間的耦合可以是直接的或間接的，并且在適當(dāng)?shù)那闆r下，可以通過無線耦合和/或通過系統(tǒng)的其它部件來提供。雖然為了解釋本發(fā)明的目的，已經(jīng)將系統(tǒng)的部件示出為分立的單元，但是這僅僅是示例性的，并且可以在更少數(shù)量的功能單元、單個集成單元中提供類似的功能，或者可以在更多數(shù)量的功能單元之間進(jìn)一步分發(fā)/細(xì)分功能。

可以使用數(shù)字或模擬電子設(shè)備來實(shí)現(xiàn)故障保險電路。心跳信號被描述為具有所選幅度、頻率和占空比的方波脈沖序列。然而，可以使用諸如正弦或鋸齒波形等的其它波形。此外，可以不使用幅度、頻率和占空比中的一個或多個。例如，心跳可以僅基于信號的頻率或者其幅度或者占空比。在一些情況下，可以使用這些參數(shù)中的兩個或更多個參數(shù)的組合。

圖13示出了圖12的電動機(jī)控制器2002(其中，相似的附圖標(biāo)記指示相似的元件)與類似的第二電動機(jī)控制器2002′和外部安全監(jiān)控器2026一起使用。為了幫助理解圖13的示例，不與示例直接相關(guān)的元件僅用虛線示出；這些元件或其它元件可以被省略。電動機(jī)控制器2002的外部故障保險2020通過切換單元2024耦合到第二電動機(jī)控制器2002′的健康指示器2018′。第二電動機(jī)控制器2002′的外部故障保險2020′通過切換單元2024耦合到電動機(jī)控制器2002′的健康指示器2018。切換單元2024被耦合到外部安全監(jiān)控器2026。外部安全監(jiān)控器2026可以由諸如圖11的車輛控制單元2126等的控制單元來提供。

切換單元2024可以由外部安全監(jiān)控器2026來控制，以使電動機(jī)控制器2002的故障保險2020與第二電動機(jī)監(jiān)控器2002′的健康指示器2018′耦合/解耦合。切換單元2024也可以由外部安全監(jiān)控器2026來控制，以使第二電動機(jī)控制器2002′的故障保險2020′與電動機(jī)監(jiān)控器2002的健康指示器2018耦合/解耦合。

在操作中，外部安全監(jiān)控器2026和/或健康指示器2018監(jiān)控車輛的安全參數(shù)，例如，每一個電動機(jī)控制器2020、2002′的電流感測；按鍵開關(guān)電壓(例如，控制電子設(shè)備的電源電壓，其與主電源級的電源電壓不同)；每一個控制器的功率晶體管(igbt)的溫度；每一個控制器的控制邏輯的溫度；dc鏈路軌道的電壓和/或溫度；adc校準(zhǔn)電壓；模擬輸入；(用于監(jiān)控可編程和固定電源電壓的)電源電壓(vcc)監(jiān)控器；速度反饋測量(例如，正余弦編碼器數(shù)據(jù)；解析器測量)；其它數(shù)字輸入和電動機(jī)ptc輸入。這些僅是可以監(jiān)控的參數(shù)的示例，它們中的一些或全部在實(shí)際中可以不使用和/或可以監(jiān)控其它額外的安全參數(shù)?？梢酝ㄟ^將這些參數(shù)中的一個或多個參數(shù)與所選閾值或所選范圍進(jìn)行比較或者通過將參數(shù)在一段時間間隔內(nèi)的采樣值進(jìn)行比較以測量其瞬時性能(例如，可以將這些參數(shù)中的一個或多個參數(shù)的改變速率與所選閾值水平或所選范圍進(jìn)行比較)，來執(zhí)行故障檢測；可以基于存儲的(例如，預(yù)定的)值來選擇閾值和范圍，或者可以基于其它參數(shù)來實(shí)時地確定閾值和范圍。

外部安全監(jiān)控器2026可操作以基于對這些安全參數(shù)中的一個或多個的監(jiān)控來檢測故障條件，并且作為響應(yīng)，控制切換單元2024。例如，在外部安全監(jiān)控器檢測到故障的情況下，它可以控制切換單元2024以將第二電動機(jī)控制器2002′的故障保險2020′與電動機(jī)控制器2002的健康指示器2018解耦合，和/或?qū)⒌谝浑妱訖C(jī)控制器2002的故障保險2020與第二電動機(jī)控制器2002′的健康指示器2018′解耦合。響應(yīng)于健康指示器2018、2018′與故障保險2020、2020′斷開，控制器將關(guān)閉。對于2018′被連接到2020并且2018被連接到2020′的配置，兩個控制器將由于一個控制器發(fā)生故障而被關(guān)閉。

圖14示出了圖12(其中，相似的附圖標(biāo)記指示相似的元件)的電動機(jī)控制器2002與類似的第二電動機(jī)控制器2002′一起使用的另一示例。為了幫助理解圖14的示例，不與示例直接相關(guān)的元件僅用虛線示出，并且不直接相關(guān)的連接已經(jīng)被省略。

電動機(jī)控制器2002的本地電流監(jiān)控器2010被串聯(lián)電耦合到電池2200的正電池端子b+與電動機(jī)控制器2002的電源提供器16之間。第二電動機(jī)控制器2002′的遠(yuǎn)端電流感測模塊被串聯(lián)電耦合到第一電動機(jī)控制器2002的電源提供器2016與電池2200的負(fù)電池端子b-之間。電動機(jī)控制器2002′的本地電流監(jiān)控器2010′被串聯(lián)電耦合到電池2200的正電池端子b+與電動機(jī)控制器2002′的電源提供器16′之間。第一電動機(jī)控制器2002的遠(yuǎn)端電流感測模塊被串聯(lián)電耦合到電動機(jī)控制器2002′的電源提供器2016′與電池2200的負(fù)電池端子b-之間。通過這種方式，控制器2002的遠(yuǎn)端電流監(jiān)控器2014被耦合以監(jiān)控由電動機(jī)控制器2002′的電源提供器2016′獲取的電流的感測，并且控制器2002′的遠(yuǎn)端電流監(jiān)控器2014′被耦合以監(jiān)控由電動機(jī)控制器2002的電源提供器2016獲取的電流的感測。因此，每一個控制器2002、2002′被布置為監(jiān)控由其它電動機(jī)控制器獲取或產(chǎn)生的電流的感測。

在根據(jù)圖14的一些示例中，為了提供配對的控制器互鎖，電動機(jī)控制器2002的故障保險2020被耦合到第二電動機(jī)控制器2002′的健康指示器2018′。第二電動機(jī)控制器2002′的外部故障保險2020′被耦合到電動機(jī)控制器2002′的健康指示器2018。

雖然電流監(jiān)控器2010、2010′、2014、2014′被示出為作為串聯(lián)電流測量設(shè)備被連接，但是電流監(jiān)控器2010、2010′、2014、2014′可以由不需要電耦合到電源線的電感傳感器或霍爾效應(yīng)電流傳感器來提供和/或可以由諸如電流感測晶體管等的其它電流感測設(shè)備來提供。在一些示例中，電流監(jiān)控器還可以被配置為監(jiān)控電流幅度以及電流方向或者監(jiān)控電流幅度而不監(jiān)控電流方向。

圖15使用與圖13和圖14相同的附圖標(biāo)記以指示相似的元件，并且示出了結(jié)合使用圖13和圖14的部件的示例。在圖15中，切換單元2024和外部安全監(jiān)控器2026用虛線示出，以指示控制器2002的故障保險2020可以在不存在切換單元的情況下耦合到控制器2002′的健康指示器2018′；同樣地，控制器2002′的故障保險2020′可以在不存在切換單元的情況下耦合到控制器2002的健康指示器2018。在一些情況下，可以由外部安全監(jiān)控器2026直接提供控制器2002和2002′上的故障保險輸入，同時由外部安全監(jiān)控器2026監(jiān)控控制器2002和2002′產(chǎn)生的健康信號。

具體地說，電流監(jiān)控器2014可以耦合到電流傳感器，電流傳感器被布置為在電動機(jī)控制器(例如，參照圖1至圖4所描述的電動機(jī)控制器)中提供監(jiān)控耦接器，其中，監(jiān)控耦接器包括至少一個電源輸入耦接器和適合于監(jiān)控另一控制器的操作參數(shù)的監(jiān)控耦接器，其中，監(jiān)控耦接器和電源輸入耦接器被放置在所選位置處，使得當(dāng)兩個控制器被背對背地布置時，一個控制器的dc電源(例如，電池)端子可以通過相鄰控制器的監(jiān)控耦接器耦合到dc電源。例如，如果控制器被承載在電路板上，則可以將監(jiān)控耦接器作為通過板的孔來提供，其中，電流傳感器被布置在孔的周圍/附近。因此，去往一個板的電池電流可以由穿過相鄰板上的電流傳感器的dc電源耦接器來提供，從而提供本文所描述的電流監(jiān)控器2014。

圖16示出了具有通過傳動軸3010耦合到差速器3008的電動機(jī)3006的車輛3018。輪軸3014將差速器8耦合到車輪3012、3012′，使得車輛的傳動軸系包括傳動軸3010、差速器3008、輪軸3014和車輪3012、3012′。雖然圖16中僅示出了兩個車輪，但是這僅是示例性的，并且車輛可以具有更多或更少的車輪。

車輛3018包括通過逆變器3004耦合到電動機(jī)3006的電池3002。電動機(jī)控制器3004被耦合到控制器3020?？刂破?020被耦合到傳感器3024和駕駛員控制界面3022。

在操作中，逆變器3004將來自電池3002的dc電源轉(zhuǎn)換為用于電動機(jī)3006的交流(ac)電源。電動機(jī)3006可操作以響應(yīng)于來自逆變器的電源將扭矩施加于傳動軸系3008、3010、3014，從而驅(qū)動車輪3012、3012′。傳感器3024被配置為感測由電動機(jī)3006提供的角加速度或扭矩輸出，并且被耦合以向控制器3020提供指示電動機(jī)3006的感測的速度輸出的信號。

駕駛員用戶界面3022包括用于控制車輛的速度的加速度計或扭矩需求輸入用戶界面。駕駛員用戶界面3022被耦合以向控制器3020提供扭矩需求信號?？刂破?020被配置為基于來自駕駛員控制界面3022的扭矩需求和電動機(jī)速度傳感器3024感測到的電動機(jī)輸出向逆變器3004提供控制信號以控制電動機(jī)的電源。

現(xiàn)在將參照圖17更詳細(xì)地描述控制器3020?？刂破?020具有用于從駕駛員用戶界面3022(在圖16中)接收控制信號的扭矩需求輸入端3030和用于從電動機(jī)速度傳感器3024(也在圖1中)接收傳感器信號的傳感器輸入端3032。扭矩需求輸入端3030被耦合到差別確定器3042的第一輸入端和符號檢查器3043。傳感器輸入端3032通過濾波器3034耦合到增益級3036。增益級3036的輸出端被耦合到差別確定器3042的第二輸入端。差別確定器3042的輸出端被耦合到符號檢查器3043。符號檢查器3043的輸出端被耦合到控制信號輸出端3044。參考信號提供器3038被耦合到限幅器3040，限幅器3040應(yīng)用于增益級3036的輸出端。

控制器3020在扭矩需求輸入端3030處從駕駛員用戶界面3022接收扭矩需求信號，并且在傳感器輸入端3032處從電動機(jī)速度傳感器3024接收測量信號。電動機(jī)的角速度的改變速率用于確定扭矩測量信號

濾波器3034對從扭矩傳感器接收的扭矩測量信號進(jìn)行濾波，以選擇或加重特定的信號頻率分量并且衰減其它信號頻率分量。本案的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，電動車的部件產(chǎn)生具有已知或可預(yù)測的頻率特征的電噪聲信號。例如，車輛可以包括處于50hz處或附近的噪聲源，因此，在一些示例中，濾波器3034包括適合于衰減50hz周圍的頻帶中的信號的陷波濾波器。在一些可能實(shí)現(xiàn)方式中，可以使用具有50hz截止頻率的低通濾波器，這具有平滑采樣噪聲的優(yōu)點(diǎn)。此外，發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，車輛傳動軸系和車輛本身提供了具有特定的特征(例如，諧振)頻率的振蕩系統(tǒng)。在圖16的示例中，基于車輛和車輛傳動軸系的特征頻率來選擇濾波器3034的傳遞函數(shù)/通帶。在所有因素中，該特征頻率尤其取決于傳動軸系的部件的扭轉(zhuǎn)剛度、輪胎的彈性、車輛懸架的剛度、車輛的質(zhì)量、以及車輛傳動軸系中的旋轉(zhuǎn)部件的慣性矩?？梢酝ㄟ^具有l(wèi)cr網(wǎng)絡(luò)的模擬濾波器或由數(shù)字電子設(shè)備來提供濾波器3034，其中，lcr網(wǎng)絡(luò)具有帶通和/或陷波特征。

參考信號提供器3038向限幅器3040提供參考信號。限幅器3040可操作以對提供給差別確定器的信號進(jìn)行限制，使得它不會超過參考信號(例如，受到參考信號的限制)。在圖16的示例中，參考信號被選擇為最大可能的扭矩需求值的10％。其優(yōu)點(diǎn)在于，可以抑制電動機(jī)速度振蕩，而不會抑制扭矩需求的意向性改變以至于達(dá)到系統(tǒng)不會足夠快速地對用戶控制進(jìn)行響應(yīng)的程度。本案的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，10％是應(yīng)用的“安全”值。實(shí)驗(yàn)顯示，只需要對扭矩輸出進(jìn)行少量校正就能減輕振蕩。當(dāng)算法正在嘗試抵抗速度改變時，移除10％的限制可能導(dǎo)致車輛變得沒有響應(yīng)。實(shí)際上，增益可以被設(shè)置為使得很少使用限制——僅少量校正將是必須的。使限制處于適當(dāng)?shù)奈恢糜行判氖沟谜袷幾枘峤^不會完全越位控制駕駛員的需求。它可以用于允許配置不同的值。

符號檢查器3043將在扭矩需求輸入端3030處提供的扭矩需求信號的符號與要提供給扭矩需求輸出端3044的修改的扭矩需求進(jìn)行比較，并且在扭矩需求輸入與修改的扭矩需求的符號相反時，將修改的扭矩需求設(shè)置為零。在該示例中，使用基于下面的偽隨機(jī)代碼的軟件算法來實(shí)現(xiàn)符號檢查器3043：

在操作中，控制器3020從駕駛員控制界面3022(圖16)接收扭矩需求信號并且傳感器3024(圖16)基于由電動機(jī)3006(圖16)提供的扭矩來向控制器3020提供感測的扭矩信號。濾波器3034選擇感測的扭矩信號的可以表征不期望的電動機(jī)速度振蕩的分量，并且根據(jù)濾波器的傳遞函數(shù)衰減噪聲分量。將來自濾波器3034的輸出信號提供給增益級3036。增益級3036將縮放比例施加于濾波器輸出以提供要從扭矩需求輸入中減去的減去信號——例如，它設(shè)置反饋回路的增益。通常，通過驅(qū)動車輛并且嘗試不同的增益以查看它們對傳動系統(tǒng)的影響來調(diào)整由增益級施加的縮放比例。振蕩通常表現(xiàn)為來自電動機(jī)或傳動系統(tǒng)的可聽顫聲?？s放比例值將被設(shè)置為盡可能低使得振蕩不明顯。使用低值最小化算法計算需要的扭矩的能力，這將降低車輛的響應(yīng)。將來自增益級3036的減去信號輸出提供給限幅器3040。在增益級的輸出的幅度超過參考信號的情況下，限幅器對增益級的輸出進(jìn)行限幅，使得其幅度不會超過由參考信號提供器3038提供的參考信號(例如，受到該參考信號的限制)。差別確定器從接收自駕駛員控制界面3022(圖1)的扭矩需求信號中減去經(jīng)縮放、濾波的扭矩測量。差別確定器的輸出提供要用作控制電動機(jī)3006的控制器的輸入的經(jīng)修改的扭矩需求輸出。

在圖16的示例中，車輪3012、3012′、輪軸3014、差速器和傳動軸構(gòu)成了傳動軸系。當(dāng)然，這僅是傳動軸系的示例，實(shí)際上，傳動軸系可以包括額外的部件，或者在例如直接傳動系統(tǒng)中或者在不包括差速器的系統(tǒng)中可以省略圖16中所示的部件中的一些。在一些示例中，可以使用車輪傳動系統(tǒng)3004。在圖16的示例中，傳感器3024被示出為被放置在電動機(jī)附近，然而，實(shí)際上，傳感器還可以被放置在傳動軸或者傳動軸系的某一其它方位上，和/或它可以是基于由電動機(jī)3006獲取的電流確定扭矩輸出的電子傳感器。圖16示出了通過差速器驅(qū)動兩個車輪的單個電動機(jī)，然而，可以使用其它拓?fù)?，例如，可以通過單獨(dú)的電動機(jī)驅(qū)動每一個車輪。在該情況下，將根據(jù)上文概述的算法單獨(dú)地控制每一個電動機(jī)。

可以通過使用無源和/或有源模擬部件的模擬電子設(shè)備來實(shí)現(xiàn)控制器3020。在一些示例中，控制器3020可以包括數(shù)字電子設(shè)備或者由數(shù)字電子設(shè)備來提供，該數(shù)字電子設(shè)備例如是dsp電路、專用集成電路、fpga或其它數(shù)字電子設(shè)備?？刂破鬟€可以包括可編程處理器或者由可編程處理器來實(shí)現(xiàn)，該可編程處理器是使用程序指令來配置的以執(zhí)行本文所描述的方法和/或裝置的特征。

預(yù)期的是：上文所描述的和/或所附權(quán)利要求中定義的示例中的任意一個示例的一個或多個特征可以被省略和/或與其它示例中的任意一個示例的一個或多個特征相結(jié)合。本文所描述的方法可以實(shí)現(xiàn)在硬件、中間件或軟件或者其任意組合中。此外，本發(fā)明的示例包括計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)和計算機(jī)程序產(chǎn)品，計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)和計算機(jī)程序產(chǎn)品可操作以對處理器進(jìn)行編程從而執(zhí)行本文所描述的方法中的任意一個方法，具體地說，對處理器進(jìn)行配置以執(zhí)行由上文所描述的控制裝置2012、故障保險2020、或者健康指示器2018執(zhí)行的功能中的一個或多個功能。