直流牵引电机控制系统和方法以及汽车驱动系统技术方案

一种直流牵引电机控制系统包括多个电机，每个所述电机被配置为与车辆的不同车轴耦接，并旋转所述车轴以推进所述车辆。所述电机与直流总线耦接，并配置为经由直流总线接收直流电以对所述电机供电。所述系统还包括多个开关组件，每个所述开关组件具有H桥电路，所述H桥电路与所述电机中的不同电机耦接以控制所述电机的旋转。所述系统包括控制器，所述控制器被配置为将控制信号传送至所述开关组件，以单独控制所述H桥电路，以控制所述电机输出的扭矩和/或所述电机的旋转方向。和/或所述电机的旋转方向。和/或所述电机的旋转方向。

【技术实现步骤摘要】
直流牵引电机控制系统和方法以及汽车驱动系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求美国临时申请No.63/122,316(2020年12月7日提交)的优先权，其全部内容通过引用结合于此。


[0003]本文所述的专利技术主题涉及车辆中直流(DC)牵引电机的控制。

技术介绍

[0004]一些车辆使用直流牵引电机，直流牵引电机由直流电供电以旋转车轮或车轴来驱动车辆。例如，一些轨道车辆(例如，机车)包括多个牵引电机，每个牵引电机旋转车辆的不同的车轴。但是，这些牵引电机可全部彼此电连接，使得牵引电机被一起控制。如果需要降低一台牵引电机为旋转车轴而产生的扭矩(例如，由于与车轴耦接的车轮打滑)，则由所有牵引电机在所有车轴上产生的扭矩都会降低。这些车辆可能无法单独控制由每个牵引电机为旋转不同的车轴而产生的扭矩。
[0005]虽然某些车辆可包括可被单独控制的交流(AC)牵引电机，但交流牵引电机和相关的动力驱动系统比直流牵引电机更复杂且成本更高。具有与当前可用的系统和方法不同的系统和方法，可能是所需的。

技术实现思路

[0006]在一个示例中，一种控制系统包括多个电机，每个所述电机被配置为与车辆的不同车轴耦接并旋转所述车轴以推进所述车辆。所述电机与直流DC总线耦接并可经由所述DC总线接收直流电以对所述电机供电。所述系统还包括多个开关组件，每个所述开关组件具有H桥电路，所述H桥电路与所述多个电机中的不同电机耦接以控制该电机的旋转。所述系统包括控制器，所述控制器被配置为将控制信号传送至所述开关组件，以单独控制所述H桥电路，以控制所述电机输出的扭矩和/或所述电机的旋转方向。
[0007]在一个示例中，一种控制方法，包括：将控制信号传送至多个直流DC电机的开关组件，每个所述直流电机与所述车辆的不同车轴耦接，以旋转所述车轴并推进所述车辆，所述开关组件包括H桥电路。所述方法还包括：确定所述多个直流电机中的一个或多个的扭矩和/或旋转方向是否改变；以及响应于确定所述多个直流电机中的一个或多个的所述扭矩和/或所述旋转方向要改变，改变传送到所述H桥电路中的一个或多个的控制信号，以指示所述多个直流电机中的一个或多个改变所述扭矩和/或所述旋转方向。
[0008]在一个示例中，一种汽车驱动系统包括多个直流DC电机，每个所述直流电机被配置为与汽车的不同车轴耦接，并旋转所述车轴以推进所述汽车；多个H桥电路，每个所述H桥电路被配置为与所述电机中的不同电机耦接以控制所述电机的旋转；以及控制器，被配置为将控制信号传送至所述H桥电路，以单独控制所述电机输出的扭矩和或所述电机的旋转方向。
附图说明
[0009]参考附图，阅读以下非限制性实施例的描述可以理解本专利技术的主题，其中：
[0010]图1示出了直流牵引电机控制系统的一个示例；
[0011]图2示出了开关组件的一个示例；
[0012]图3示出了脉宽调制(PWM)信号的一个示例；以及
[0013]图4示出了用于单独控制直流电机的方法的一个示例的流程图。
具体实施方式
[0014]本文所述主题的实施例涉及用于直流牵引电机的控制系统。控制系统能够使用开关组件和传输至开关组件的控制信号单独控制同一车辆上直流牵引电机的扭矩和/或旋转方向。开关组件可包括具有多个电控开关的H桥电路(H
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bridge circuit)。控制器可向开关组件发送PWM信号，以控制H桥电路中的不同开关何时打开或关闭，以及哪些开关同时打开或关闭(或在重叠时间段内)。这可以控制每个直流牵引电机产生的扭矩，可以使直流牵引电机同时或同步产生不同数量的扭矩(例如，用于同时旋转同一车辆的不同车轴)，和/或可以改变一个或多个直流牵引电机的旋转方向(不改变直流牵引电机和相应车轴之间的机械联动装置(mechanical linkage)，如齿轮)。
[0015]图1示出直流牵引电机控制系统100的一个示例。该控制系统包括控制器102，该控制器102经由开关组件108控制车辆106的多个直流牵引电机104的操作。在所示的实施例中，每个开关组件被用于控制不同的直流牵引电机。直流牵引电机可经由一个或多个直流总线112与电源110耦接。电源可以是一个或多个电池，与非车载电流源连接(例如，与接触网动力轨(catenary,powered rail)等连接的受电弓、导电靴等，用于向直流牵引电机供电)。直流牵引电机可以是接收直流电而非交流电并由其供电的电机。每个直流牵引电机与车辆的不同车轴114连接，以旋转与该车轴耦接的车轮116，从而推进车辆。或者，电机可以与车轮耦接，而不是与车轴耦接，使得电机旋转车轮(不具有连接车辆的车轮的旋转轴)。
[0016]控制器表示硬件电路，该硬件电路包括一个或多个处理器和/或与一个或多个处理器连接(例如，集成电路、场可编程门阵列、微处理器等)，所述一个或多个处理器执行本文所述操作以经由开关组件控制直流牵引电机。控制器可生成控制信号和/或向开关组件传送控制信号，以单独控制直流牵引电机输出的扭矩和/或所述电机的旋转方向。控制器可生成用于不同开关组件的不同控制信号，以使得由不同开关组件控制的直流牵引电机同时产生不同的扭矩和/或所述电机的旋转方向。
[0017]例如，响应于与车辆的第一轴耦接的某一车轮在路线上打滑(例如，由于打滑，该车轮旋转速度比同一车辆的其他车轮快)，控制器可控制第一开关组件，并同时或同步控制第二开关组件，该第一开关组件控制直流电传导至第一直流牵引电机(其旋转第一轴)以减少由第一直流牵引电机施加到第一轴上的扭矩，该第二开关组件控制直流传导至第二直流牵引电机(其旋转第二轴)以增加或保持由第二直流牵引电机施加到第二轴上的扭矩。
[0018]或者，直流牵引电机可以与车辆的车轮耦接，和/或车辆可以不包括车轮之间的车轴。例如，每个直流牵引电机可以旋转不同的车轮，而不向车轴施加扭矩。
[0019]控制器还可以单独控制直流牵引电机，以响应于遇到或接近不同条件，如路线中的弯道(curve)、路线中的坡度变化、路线上的碎屑等。例如，当车辆在路线中的弯道上行驶
时，控制器可以增加由旋转车辆的一侧车轮的直流牵引电机施加的扭矩，相对于旋转车辆的另一侧车轮的直流牵引电机施加的扭矩。这可降低车轮在路线上打滑的可能性，可降低车辆翻倒的可能性，减少车辆的一侧车轮和/或路线上的磨损，等等。例如，相对于车辆的内侧(例如，车辆在左转或弯道上行驶时的左侧，或车辆在右转或弯道上行驶时的右侧)，增加施加在车辆的外侧(例如，车辆在左转或弯道上行驶时的车辆右侧，或车辆在右转或弯道上行驶时的车辆左侧)的车轮上的扭矩，可降低车辆内侧的车轮打滑的可能性，可减少车辆外侧的车轮的磨损，可减少车辆外侧的路线部分的磨损，和/或可防止车辆倾翻。
[0020]控制器可基于电机的健康状况单独控制直流牵引电机。例如，响应于第一台直流牵引电机的状态或状况恶化，控制器可降低第一台直流牵引电机产生的扭矩，而同一车辆中的一个或多个其他直流牵引电机不会降低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制系统，包括：多个电机，每个所述电机被配置为与车辆的不同车轴耦接并旋转所述车轴以推进所述车辆，所述电机与直流DC总线耦接并配置为经由所述DC总线接收直流电以对所述电机供电；多个开关组件，每个所述开关组件具有H桥电路，所述H桥电路与所述多个电机中的不同电机耦接以控制该电机的旋转；以及控制器，被配置为将控制信号传送至所述开关组件，以单独控制所述H桥电路，以控制所述电机输出的扭矩和/或所述电机的旋转方向。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为将所述控制信号作为脉宽调制PWM信号进行通信，以单独控制所述电机输出的扭矩和/或所述电机的旋转方向。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为传送所述控制信号以单独控制所述电机输出的扭矩。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为传送所述控制信号以单独控制所述电机的旋转方向。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为，响应于检测到所述车辆的车轮打滑，将至少一个所述控制信号传送至至少一个所述开关组件，以减少至少一个所述电机输出的扭矩。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制器被配置为传送至少一个所述控制信号，以减少至少一个所述电机输出的扭矩，而所述车辆的所述多个电机中的其他电机不减少所述其他电机输出的扭矩。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为将所述控制信号传送至所述开关组件，以改变所述电机的旋转方向。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器被配置为将所述控制信号传送至所述开关组件，以改变所述电机的旋转方向，而不改变所述电机与所述车轴的机械联动装置。9.根据权利要求1至8中任一所述的系统，其中，所述车辆是轨道车辆、汽车、卡车或公共汽车中的一个或多个。10.一种控制方法，包括：将控制信号传送至多个直流DC电机的开关组件，每个所述直流电机与所述车辆的不同车轴耦接，以旋转所述车轴并推进所述车辆，所述开关组件包括多个H桥电路；确定所述多个直流电机中的一个或多个的扭矩和/或旋转方向是否改变；以及响应...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：IP传输控股公司，
类型：发明
国别省市：