用于车辆传动系统的电致动器技术方案

本发明专利技术涉及一种用于车辆传动系统的致动器，包括：具有电枢和电感的电机；具有多个切换单元的静态转换器，所述静态转换器布置以将电枢电路电连接到电源；和控制静态转换器的切换单元的控制系统，控制系统配置成使得根据施加于所述切换单元的控制，电机的转矩常数能取至少两个不同值。

【技术实现步骤摘要】
用于车辆传动系统的电致动器
本专利技术涉及用于车辆传动系统的电致动器。尤其但非排它性地，本专利技术应用于：单或双离合器的致动，单或双离合器的息止状态可以为常闭合或常断开；手动传动用的变速箱同步器的致动；自动变速箱的致动；双离合手动变速箱；又或在热力发动机和电机作为混合动力车辆的推进链的一部分时，本专利技术应用于使热力发动机与电机相连的离合器的致动。
技术介绍
认为这种传动系统具有多种配置：在一种配置中，其能够传送运动，即处在接合状态下，而在另一种配置中其不执行该传送运动，即其处在分离状态下。电致动器则能够通过电动机将传动系统保持在这些配置的至少一个中及使这些配置相互间转换。由致动器将传动系统保持在一种配置中，需要致动器在传动系统上施加保持转矩，保持转矩的施加与给致动器的发动机供应保持电流相关。为了减小专用于发动机供电的电源的尺寸，重要的是该保持电流较低。另外，该保持电流易于通过焦耳效应使发动机内产生发热，该保持电流的减小能够降低致动器过早磨损的风险，或者降低火灾损坏致动器的风险。可以根据关系式T＝K＊I，通过常数K将该保持电流I关联到施加于电动机上的电磁转矩T，这要求将发动机定尺寸，以使得常数K具有较高的值。应快速执行传动系统在上述配置之间的转换，以便以令人满意的方式响应于指令。为了得到这种快速性，发动机应该能够获得较高的速度，这需要具有较低值的常数K。电致动器的实现能够降低保持电流且同时以令人满意的方式响应于动态指令，则因此认为其符合相互矛盾的要求。为此，已知将小尺寸的电动机与具有机动变化比的减速器相结合，以根据指令来调节电动机的速度和电流，及将该电动机与传动系统的磨损补偿系统相结合。另外，已知将小尺寸的电动机与具有固定比的减速器、向发动机点状提供必需作用力的弹性系统、和传动系统的磨损补偿系统相结合。这类解决方案实施起来复杂且需要增加特定构件，其中包括传动系统的磨损补偿系统，特定构件由此成本昂贵且尺寸庞大。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种用于传动系统的电致动器，其能够协调上面提及的要求，同时克服已知解决方案的缺点。根据本专利技术的方面之一，本专利技术利用车辆传动系统用的致动器实现了上述目的，致动器包括：-具有电枢和电感的电机，所述电机使得表示施加在电机上的电磁转矩T的量值与表示在电枢电路中流通的电流I的量值之间的关系涉及常数K，常数K为电机的转矩常数，-具有多个切换单元的静态转换器，所述静态转换器布置成将电枢电路电连接到电源，和-用于控制静态转换器的切换单元的控制系统，所述控制系统配置成根据应用于所述切换单元的控制，电机的转矩常数K能取至少两个不同值。在同步磁阻电机的情况下，电磁转矩则与高电流的平方成比例，本专利技术甚至在此情况下仍保持有效和可应用性。上述的关系可为施加在电机上的电磁转矩T与在电枢电路中流通的电流I之间的线性关系或仿射关系，如将在下面提及的，例如在电机为直流电机的情况下。所述关系的表达式则为：T＝K×I+T0，其中必要时T0为零。在变型中，上述关系可为在施加于电机上的电磁转矩T与电流I’之间的线性或仿射关系，电流I’为将流通于电枢电路中的电流I通过例如Clarke和Park的一种或多种数学变换得到的，如将在下面提及的，例如在电机为同步电机的情况下。所述关系的表达式则为：T＝K×I’+T0’，其中必要时T0’为零。又在变型中，上述关系可为在作用于电机上的电磁转矩T与流通于电枢电路中的电流I之间的平方关系，如将在下面提及的，例如在电机为同步磁阻电机的情况下。所述关系的表达式则为：T＝K×I2+T0”，其中必要时T0”为零。转矩常数的每个值可对应于致动器的一不同的运行模式。于是通过改变对切换单元的控制来获得这些运行模式彼此间的转换。换句话说，与根据现有技术的解决方法相反的是，对于致动器具有至少两种不同的运行模式的可能性并不需要运用复杂的硬件结构及根据期望的致动器运行模式来选择性使用该结构的一些构件。根据本专利技术，在必需时改变其控制的唯一和相同的硬件结构就允许提供带有至少两种不同运行模式的致动器。可配置控制系统，以使电机的转矩常数K具有高值，以便能够减小供应电机的电流值，而不会影响致动器施加于传动系统上的转矩值。该高值例如适合用于保持传动系统状态或用于缓慢移动致动器。致动器可包括减速器且该减速器可具有固定的减速比，根据传动系统施加于致动器上的最大作用力来选择该减速比，以减小电磁转矩，在其将传动系统保持在给定状态下时，该电磁转矩应施加于电机转子。该固定的减速比有利地能够实现如下手段之间的协调：-最大可能地减小对应于由传动系统施加的上面提及的最大作用力的电磁转矩值，和-最小转数或行程允许以尽可能短的时间，经历从致动器的息止位置向致动器将传动系统保持在给定状态的位置的致动器致动行程。用于减速比的该固定值可例如使电磁转矩值减小25％到50％，以利用减速器相对要提供的电磁转矩值由致动器进行这种保持，从而能够对于针对同步器用的致动器在30毫秒和60毫秒之间的接合，实现在例如80毫秒到150毫秒之间的给予时间内使致动器从其息止位置移动直到保持位置。用这种减速器，当致动器在该运行模式时，还可减小所需电流值。事实上，致动器应施加的转矩值减小，对于转矩常数K的相同的高值，供应给电机的电流值仍减小。因此，明显降低从电源上提取的电流值。与减速器的减速比值相关联的转矩常数K的高值，可允许在电源上只提取1安到2安的电流来为电机供电，电源例如车辆车载网络的蓄电池。然而，通过选择减速比使保持转矩值减小25％到50％，会导致在发动机处用以将致动器从其息止位置移动到致动器将传动系统保持在给定状态的位置要经历的行程减速(démultiplication)。为了不延长按该致动器行程的移动所需的时间，则需要使电机能快转二到四倍。可配置控制系统以使电机的转矩常数K具有至少一个低值。所述低值可对应于例如为跟随指令变化的快速移动致动器的运行模式。在致动器的该运行模式中，电机的供电电流更大。该运行模式可对应于致动器的瞬时运行。在如上面所提及的选择固定的减速比值时，该固定的减速比值所引起的保持转矩值减小25％到50％，会导致在发动机处用以将致动器从其息止位置移动到致动器将传动系统保持在给定状态的位置要经历的行程减速。为了不延长按该致动器行程的移动所需的时间，则需要使电机能快转二到四倍。控制切换单元以使转矩常数取低值，能够使发动机旋转比取高值快二到四倍，这样可以解决该问题。可配置控制系统，以限制在启动电机时供给电机的电流，以避免电机中过热或可用于电机中的永久磁铁被消磁。可根据电机的热态和永久磁铁的磁化特征来调节该电流限制，可基于如在文件FR2951033中描述的温度模型和/或基于温度测量来确定该热态。所述静态转换器可包括并联安装的三个支路，每个支路具有相互间由中间点分隔的串联的两个切换单元，每个中间点能够将静态转换器电连接到电枢电路。根据本专利技术的第一实施例，所述电机为直流电机，电机具有三个电刷，每个电刷被联接到静态转换器的其中一个中间点。电机可仅包括两个定子极。根据本专利技术的该第一实施例，电刷可被布置成在电刷与直流电机的集流器相配合时：-当电流在电枢电路中流通于第一电刷和第二电刷之间时，所述电流流经电枢电路的全部线圈，和-当电流在电枢电路中流通于第一电刷及第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆传动系统(3)的致动器(2)，致动器包括：‑具有电枢和电感的电机(6)，所述电机(6)使得表示施加在电机(6)上的电磁转矩(T)的量值与表示在电枢电路中流通的电流(I)的量值之间的关系涉及常数(K)，常数(K)为电机(6)的转矩常数，‑具有多个切换单元(41)的静态转换器(31)，所述静态转换器(31)布置成将电枢电路电连接到电源，和‑用于控制静态转换器(31)的切换单元(41)的控制系统(32)，所述控制系统配置成根据应用于所述切换单元(41)的控制，电机(6)的转矩常数(K)能取至少两个不同值。

【技术特征摘要】
2013.10.09 FR 13597751.一种用于车辆传动系统(3)的致动器(2)，致动器包括：-具有电枢和电感的电机(6)，所述电机(6)使得表示施加在电机(6)上的电磁转矩(T)的量值与表示在电枢电路中流通的电流(I)的量值之间的关系涉及常数，所述常数为电机(6)的转矩常数(K)，-具有多个切换单元(41)的静态转换器(31)，所述静态转换器(31)布置成将电枢电路电连接到电源，和-用于控制静态转换器(31)的切换单元(41)的控制系统(32)，所述控制系统配置成根据应用于所述切换单元(41)的控制，电机(6)的转矩常数(K)能取至少两个不同值。2.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述致动器包括具有固定的减速比的减速器(7)。3.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述静态转换器(31)包括并联安装的三个支路(40)，每个支路(40)具有相互间由中间点(42)分隔的串联的两个切换单元(41)，每个中间点(42)能够将静态转换器(31)电连接到电枢电路。4.根据权利要求3所述的致动器，其中，所述电机(6)为具有三个电刷(51、52、53)的直流电机，每个电刷被联接到静态转换器(31)的其中一个中间点(42)。5.根据权利要求4所述的致动器，其中，电刷(51、52、53)布置成在电刷与直流电机的集流器(50)相配合时：-当电流(I)在电枢电路中流通于第一电刷(51)和第二电刷(52)之间时，所述电流流经电枢电路的全部线圈，和-当电流(I)在电枢电路中流通于第一电刷(51)及第二电刷(52)的其中一个和第三电刷(53)之间时，所述电流只流经电枢电路的部分线圈。6.根据权利要求5所述的致动器，其中，电刷(51、52、53)布置成当电刷与直流电机的集流器(50)相配合时，在电枢电路中流通于第三电刷(53)和第一电刷(51)之间的电流(I)所流经的线圈匝数等于电流当在电枢电路中流通于第三电刷(53)和第二电刷(52)之间时所流经的线圈匝数。7.根据权利要求5所述的致动器，其中，电刷(51、52、53)布置成当电刷与直流电机的集流器(50)相配合时，在电枢电路中流通于第三电刷(53)和第一电刷(51)之间的电流(I)所流经的第一线圈匝数(n1)不同于所述电流(I)当在电枢电路中流通于第三电刷(53)和第二电刷(52)之间时所流经的第二线圈匝数(n2)。8.根据权利要求4到7中任一项所述的致动器，其中，用于控制切换单元(41)的所述控制系统(32)配置成至少能够：-控制所述切换单元(41)，以使在电枢电路中流通的电流(I)还流通于第一电刷(51)、第二电刷(52)、以及部分支路中，其中第一和第二电刷(51、52)联接到该部分支路的中间点(42)，和-控制所述切换单元(41)，以使在电枢电路中流通的电流(I)还流通于第一电刷(51)及第二电刷(52)的其中一个和第三电刷(53)、及一部分支路中，其中这...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·莫雷尔，P·莫雷尔，
申请(专利权)人：VALEO离合器公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR