电动马达的无传感器位置检测制造技术

本发明专利技术公开了一种设备，该设备包括电动马达，该电动马达包括定子和转换器；三相逆变器，该三相逆变器电联接到电动马达；电源，该电源电联接到三相逆变器；和控制器，该控制器通信地联接到三相逆变器。该控制器被编程为：确定在不同时间来自电动马达的磁通链的至少三个测量结果，以Clarke坐标表示测量结果，确定由测量结果的Clarke坐标限定的圆的圆心的Clarke坐标，并且基于圆的圆心的Clarke坐标来确定转换器相对于定子的位置。确定转换器相对于定子的位置。确定转换器相对于定子的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动马达的无传感器位置检测
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2020年1月10日提交的美国专利申请第16/739,704号的优先权和所有权益，该美国专利申请据此全文以引用方式并入。

技术介绍

[0003]车辆通常包括悬架系统。车辆的悬架系统联接到车辆车架和每个轮组件。悬架系统吸收并减弱从轮组件传递到车辆车架的冲击和振动。对于每个轮组件，悬架系统包括上控制臂、下控制臂、线圈弹簧和减震器。减震器延伸穿过线圈弹簧。减震器和线圈弹簧的一端可以连接到下控制臂，并且减震器和线圈弹簧的另一端可以连接到上控制臂或车辆车架。减震器通常是液压或气动的，但是减震器可以替代地是电磁的，其中电动马达用于吸收并减弱由道路表面传递到轮的冲击和振动。
附图说明
[0004]图1是示例性悬架系统的透视图。
[0005]图2是示例性电动马达的图。
[0006]图3是包括电动马达的设备的电路图。
[0007]图4是用于确定电动马达的磁通链的反馈框图。
[0008]图5是用于在Clarke坐标中确定磁通链圆的圆心的示例性过程的过程流程图。
[0009]图6是Clarke坐标中电动马达的磁通链的图。
[0010]图7A是示出在α维度上电动马达的磁通链与时间关系的曲线图。
[0011]图7B是示出在β维度上电动马达的磁通链与时间关系的曲线图。
[0012]图7C是磁通链的加权因子与时间关系的曲线图。
[0013]图7D是Clarke坐标中在第一时间跨度内磁通链的曲线图。
[0014]图7E是Clarke坐标中在第二时间跨度内磁通链的曲线图。
[0015]图8是用于控制设备的示例性过程的过程流程图。
具体实施方式
[0016]参考附图，设备30包括电动马达32，该电动马达包括定子34和转换器36；三相逆变器38，该三相逆变器电联接到电动马达32；电源40，该电源电联接到三相逆变器38；和控制器42，该控制器通信地联接到三相逆变器38。控制器42被编程为：确定在不同时间来自电动马达32的磁通链的至少三个测量结果，以Clarke坐标表示测量结果，确定由测量结果的Clarke坐标限定的圆600的圆心的Clarke坐标，并且基于圆600的圆心的Clarke坐标来确定转换器36相对于定子34的位置。
[0017]电动马达32可以用作车辆16的悬架系统18的部件，特别是用作减震器。遵循如下所述方法的电动马达32胜过不同类型的减震器的优点在于可以消除或复核位置传感器。设备30可以用于再生减震，即，用于使用道路振动对电源40进行充电。本文所述的设备30和方
法提供了用于电动马达32的无传感器控制，无论设备30是否是悬架系统18的一部分。省略位置传感器56简化了电动马达32的设计并且提供了大幅度的成本降低。另选地，该方法可以提供对位置传感器56(如果存在的话)的功能的核验。该方法提供了一种有效的方式来补偿在测量穿过电动马达32的磁通链时的错误。该方法避免使用过滤器，并且该方法可以跨宽频率范围甚至是低频率提供关于电动马达32的位置、转换器36相对于定子34的运动的可靠信息。
[0018]参考图1，车辆16包括车辆车架20、联接到车辆车架20的悬架系统18和联接到悬架系统18的轮组件22。轮组件22能够例如经由悬架系统18相对于车辆车架20垂直地移动。对于车辆16的每个轮组件22，悬架系统18包括上控制臂24、下控制臂26、线圈弹簧28和电动马达32。在悬架系统18的上下文中，电动马达32是电磁减震器。电动马达32用作减震器，并且可以替代传统的液压或气动减震器。电动马达32可以补充线圈弹簧28，或者电动马达32可以替代线圈弹簧28。如果两者都存在，则电动马达32可以延伸穿过线圈弹簧28，如图1所示。电动马达32直接或间接地联接到车辆车架20和轮组件22，使得当轮组件22相对于车辆车架20移动时，转换器36相对于定子34移动，即，使得转换器36与车辆车架20和轮组件22中的一者一起移动，并且定子34与车辆车架20和轮组件22中的另一者一起移动。例如，电动马达32和线圈弹簧28的一端可以连接到下控制臂26，并且电动马达32和线圈弹簧28的另一端可以连接到上控制臂24或车辆车架20。具体地，定子34和转换器36中的一者固定到上控制臂24或车辆车架20，并且定子34和转换器36中的另一者固定到轮组件22。除了图1中所示以外，在悬架系统的其他布置中，电动马达32可以用作减震器。
[0019]参考图2，电动马达32充当马达同时还充当发电机。电动马达32将电能转换成机械能，反之也将机械能转换成电能。机械能呈现转换器36相对于定子34的移动的形式。在电动马达32用作减震器的上下文中，转换器36可以由于道路不平而相对于定子34移动，并且电动马达32可以响应于由道路引起的运动而抵抗转换器36的运动和/或使转换器移动。
[0020]如图2所示，电动马达32是永磁同步马达，并且是线性电动马达。电动马达32包括定子34和转换器36，该转换器相对于定子34沿着轴线X移动。另选地，电动马达32可以是旋转电动马达，其中转换器36是相对于定子34绕轴线X旋转的转子。
[0021]定子34包括磁性材料的芯44和围绕芯44缠绕的电线圈46、48、50。定子34通过电线圈46、48、50接收三相电力，这些电线圈包括第一线圈46、第二线圈48和第三线圈50。供应到线圈46、48、50的交流电源产生磁场，该磁场与转换器36的永磁体52、54的磁场组合，可以对转换器36产生平行于轴线X的力(或者如果电动马达32旋转，则产生绕轴线X的扭矩)。
[0022]转换器36包括一系列永磁体52、54，具体地，沿轴线X交替(或者如果电动马达32旋转并且转换器36是转子，则围绕轴线X交替)的多个第一永磁体52和第二永磁体54。第一永磁体52具有与第二永磁体54相反的磁定向。
[0023]参考图3，三相逆变器38电联接到电动马达32。三相逆变器38将来自电源40的直流电转换为交流电递送到线圈46、48、50。三相逆变器38包括三个逆变器开关支脚，每个支脚连接到线圈46、48、50中的一个线圈。
[0024]电源40电联接到三相逆变器38。电源40向三相逆变器38供应直流电源。电源40可以是一个或多个电池，例如，锂离子电池、镍金属氢化物电池、铅酸电池等；或一个或多个电容器，例如，超级电容器。特别地，电源40可以是超级电容器，因为超级电容器再充电和放电
比电池更快，并且可以经受比电池更多次的充电
‑
放电循环。
[0025]控制器42通信地联接到三相逆变器38以向三相逆变器38提供控制信号。控制器42可以是基于微处理器的计算装置(例如，电子控制器等)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等。控制器42包括处理器、存储器等。控制器42的存储器包括用于存储能够由处理器执行的指令以及用于电子存储数据和/或数据库的介质。控制器4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，包括：电动马达，所述电动马达包括定子和转换器；三相逆变器，所述三相逆变器电联接到所述电动马达；电源，所述电源电联接到所述三相逆变器；和控制器，所述控制器通信地联接到所述三相逆变器并且被编程为确定在不同时间来自所述电动马达的磁通链的至少三个测量结果；以Clarke坐标表示所述测量结果；确定由所述测量结果的所述Clarke坐标限定的圆的圆心的Clarke坐标；并且基于所述圆的所述圆心的所述Clarke坐标来确定所述转换器相对于所述定子的位置。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述电动马达是线性电动马达。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述电源是超级电容器。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述电动马达缺乏位置传感器。5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，还包括位置传感器，所述位置传感器联接到所述电动马达以检测所述转换器相对于所述定子的位置，其中所述控制器进一步被编程为从所述位置传感器接收指示所述转换器相对于所述定子的位置的数据，并且响应于来自所述位置传感器的所述转换器的所述位置与基于所述圆的所述圆心的所述转换器的所述位置之间的差值超过阈值而提供警告。6.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述控制器进一步被编程为用由所述电动马达的移动产生的电力对所述电源进行充电。7.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，还包括车辆车架和能够相对于所述车辆车架移动的轮组件，其中所述电动马达联接到所述车辆车架和所述轮组件，使得当所述轮组件相对于所述车辆车架移动时，所述转换器相对于所述定子移动。8.一种用于控制包括定子和转换器的电动马达的方法，所述方法包括：确定在不同时间来自所述电动马达的至少三个磁通链测量结果；以Clarke坐标表示所述磁通链测量结果；确定由所述磁通链测量结果的所述Clarke坐标限定的圆的圆心的Clarke坐标；以及基于所述圆的所述圆心的所述Clarke坐标来确定所述转换器相对于所述定子的位置。9.根据权利要求8所述的方法，还包括向所述圆的所述圆心提供成比例补偿。10.根据权利要求9所述的方法，还包括向所述圆的所述圆心提供积分补偿。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述成比例补偿进一步基于加权因子，其中所述加权因子与所述磁通链测量结果的矩阵的条件数负相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锐，H，
申请(专利权)人：DRiV汽车公司，
类型：发明
国别省市：