利用通量反馈的控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开指向于一种控制系统，并且更特别地指向于利用通量反馈的控制系统。
【背景技术】
[0002]诸如公路及越野卡车等的重型移动机器常用在采矿业、建筑业、运输业、采石业、伐木业和其他行业中。许多重型移动机器采用内燃机供给机械动力以驱动发电机。发电机产生用来驱动联接至机器的轮的一个或多个电动马达的电功率。电子控制器调节供给至马达的电力的量。例如，随着操作者压下加速器踏板，电子控制器将命令发电机将相应量的电力供给至牵引马达，由此产生扭矩给车轮并使机器移动。
[0003]在一些机器中，电动马达是包括转子和定子的感应马达。供给至电动马达的定子的电力将产生在转子中感应出电流的转动磁场。对应于转子中的电流的磁场与定子的转动磁场相互作用，引起转子转动。转子的转动被转化成机器轮的转动，由此使机器移动。虽然这些类型的马达在将电能转换成机械转动上是有用的，但它们可能在高效地利用电力上、尤其是在转矩要求可能随操作条件变化的移动机器应用中不太理想。因此，监测感应马达的状态以便确定它是否在高效地操作着并根据需要提高性能将是有用的。
[0004]在1998年3月10日授予加拿大等的美国专利N0.5，726，911(“’911专利”)中描述了监测感应马达的系统。特别是，’911专利描述了一种包括监测感应马达的状态的各种传感器的自给自足装置。传感器包括温度传感器、通量传感器、振动传感器和时钟。基于由这些传感器所收集的数据，可以查明马达的健康状态。
[0005]虽然’911专利的系统可以有助于诊断与马达相关联的一些问题，但它可能无法解决与低效操作及电能的分配有关的问题。例如，虽然’911专利的系统可以能够确定马达何时过热(并因此应该被服务)，但它没有解决操作期间马达所经历的低效。特别是，’911专利的系统可能无法解决由移动机器应用中的牵引马达所面对的问题，如取决于操作条件而在扭矩要求上的改变等。
[0006]本公开指向于克服上面阐述的问题中的一个或多个和/或现有技术的其他问题。
【发明内容】
[0007]在一个方面中，公开了一种用于机器的电动马达的控制系统。控制系统可以包括被配置成将来自发电机的电力选择性地提供至电动马达的控制机构。控制系统还可以包括被配置成生成指示出由电动马达产生的磁通的状态的信号的至少一个第一传感器。控制系统可以进一步包括与控制机构和第一传感器通信的控制器，该控制器被配置成具有信号来调整控制机构的操作。
[0008]在另一方面中，公开了一种控制机器的电动马达的方法。方法可以包括确定由电动马达产生的磁通的状态。方法还可以包括将与磁通的状态相关联的值与期望值进行比较。方法可以进一步包括基于比较来调整将电力供给至电动马达的控制机构的操作。
[0009]在又一方面中，公开了一种移动机器。移动机器可以包括动力源、被可操作地连接至动力源并被配置成产生电力的发电机、以及被可操作地连接至发电机且包括定子和转子的电动马达。移动机器还可以包括被配置成控制电动马达的操作的控制系统。控制系统可以包括被配置成将来自发电机的电力选择性地提供至电动马达、由此产生具有相关联的磁通的转动磁场的控制机构。控制系统还可以包括被配置成生成指示出磁通的状态的第一信号的第一传感器，和被配置成生成指示出机器的重量或倾斜中的至少一个的第二信号的第二传感器。控制系统可以进一步包括控制器。控制器可以被配置成基于第一信号确定与磁通相关联的值，并且基于第二信号确定期望值。控制器可以被进一步配置成将所述值与期望值进行比较，并基于该比较调整控制机构的操作。
【附图说明】
[0010]图1示意性地图示了与所公开的实施例一致的包括电动马达的示例性移动机器；和
[0011]图2示意性地图示了与所公开的实施例一致的图1的电动马达。
【具体实施方式】
[0012]图1图示了示例性机器10。机器10可以是执行与诸如采矿业、建筑业、农业、运输业等的行业或者本领域中已知的任何其他行业相关联的一些类型的操作的移动车辆。例如，机器10可以是公路或越野卡车。机器10也可以是诸如轮式装载机、挖掘机、履带式拖拉机、反铲挖土机、自动平地机等的土方机器或者本领域中已知的任何其他合适的土方机器。机器10可以包括动力源12、发电机14、马达16和18以及牵引装置20、22、24和26。机器10还可以包括控制系统27。
[0013]动力源12可以提供用于机器10的操作的动力输出。动力源12可以体现为诸如柴油发动机、汽油发动机、以气体燃料为动力的发动机(例如，天然气发动机)等的燃烧发动机或者本领域中已知的任何其他类型的燃烧发动机。动力源12可以可替代地体现为诸如燃料电池或功率存储装置等的非燃烧动力源。动力源12可以提供转动输出以驱动发电机14，由此提供用于驱动马达16和18的电力。
[0014]发电机14可以被可操作地连接至动力源12。例如，发电机14可以是被构造成响应于由动力源12提供的转动输入而产生功率输出的装置。可以想到的是，发电机14可以体现为例如永磁式发电机、异步发电机或者被配置成产生或交流或直流电能的任何其他类型的发电机。发电机14可以包括通过诸如例如直接曲轴连接、驱动轴、齿轮系、液压回路等的本领域中已知的任何手段或者以任何其他适当的方式被可转动地连接至动力源12的转子(未示出)。
[0015]马达16和18可以是被可操作地连接以接收来自发电机14的功率并创建牵引装置的转动的电动马达。马达16和18可以是交流(AC)马达。在示例性实施例中，马达16和18是三相感应马达。可以想到的是，在其他实施例中，马达16和18可以是直流马达或者本领域中已知的任何其他适当类型的马达。在一个实施例中，马达16和18的输出可以通过齿轮机构(例如，最终驱动器)分别被可操作地连接至牵引装置22和24。还可以想到的是，马达16和18可以经由直接联轴器(未示出)或者以本领域中已知的任何其他方式被联接至牵引装置22和24。
[0016]其他电气组成部件(未示出)可以位于发电机14与马达16和18之间，如整流器、逆变器和本领域中已知的其他组成部件。在示例性实施例中，控制机构28可以被定位在发电机14与马达16和18之间。控制机构28可以是被配置成控制被供给至马达16和18中的一个或多个的电力供给的开关机构。例如，控制机构28可以包括被配置成选择性地控制供给至马达16和18的电功率的绝缘栅双极晶体管(IGBT)的阵列，但其他机构也是可能的(例如，MOSFET)。
[0017]牵引装置20、22、24和26可以体现为位于机器10上且被配置成允许机器10的平移运动的一个或多个轮。可替代地，牵引装置20、22、24和26可以包括轨道、带或者其他适当的牵引装置。牵引装置20、22、24和26中的任何一个可以被驱动和/或可转向。在一个实施例中，牵引装置20和22可以是未连接至动力或扭矩源的怠速轮并且牵引装置24和26可以是分别由马达16和18驱动的从动轮。可以想到的是，从动牵引装置可以可替代地是前部牵引装置或者所有的牵引装置可以由一个或多个马达来驱动。
[0018]控制系统27可以被连接至机器10的一个或多个组成部件并且被配置成控制机器10的操作。例如，控制系统27可以接收关于机器10的控制的输入并产生一个或多个信号以与输入协力控制机器10的一个或多个组成部件。在示例性实施例中，控制系统27可以包括操作者输入装置30、控制器32、至少一个条件传感器33以及至少一个马达性能传感器34。
[0019]操作者输入装置30可以包括由操作者用来控制机器10的一个或多个方面的一个或多个装置。操作者输入装置30可以位于机器10的机上或机外。操作者输入装置30可以体现为单或多轴操纵杆、轮、控制杆、旋钮、推拉装置、按钮、脚踏板或者本领域中已知的任何其他输入装置。例如，操作者输入装置30可以包括被配置成控制机器10的加速度的节气门。节气门可以通过例如控制动力源12、发电机14和/或马达16和18来控制机器10的加速度。
[0020]控制器32可以包括诸如一个或多个微处理器等的一个或多个计算装置。例如，控制器32可以体现为能够控制多个机器功能的通用微处