用于双模式绞盘的系统和方法技术方案

提供了一种用于控制全地形车辆(ATV)的绞盘电机的系统和方法。系统包括处理器和被配置为接收绞盘状态的通信接口。控制电路与处理器进行电通信的，其中控制电路被配置为当绞盘状态处于第一模式中时以第一电压操作绞盘电机，并且当绞盘状态处于第二模式中时以第二电压操作绞盘电机。第二电压高于第一电压。方法包括从车辆控制器接收绞盘状态，其中绞盘状态选择性地指示第一模式或第二模式。方法包括当绞盘状态指示第一模式时，以第一电压操作绞盘电机，并且当绞盘状态指示第二模式时，以第二电压操作绞盘电机。第二电压高于第一电压。压操作绞盘电机。第二电压高于第一电压。压操作绞盘电机。第二电压高于第一电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于双模式绞盘的系统和方法


[0001]本申请要求于2020年1月7日提交的美国临时申请No.62/958,280的优先权，该申请现在正在审理中，其公开内容通过引用并入本文。
[0002]本公开涉及用于绞盘电机的控制器，并且更特别地涉及用于越野车辆(例如，全地形车辆(ATV)、多用途车辆(UTV)等)的绞盘电机的控制器。

技术介绍

[0003]目前的绞盘产品一般使用有刷电机。无刷DC(BLDC)电机和相应驱动器的引入将提高功率密度和效率。由于BLDC电机可能需要微处理器或类似的智能，因此与相对简单的有刷电机控制器相比，它们还提供了提供额外特性和功能的可能性。以这种方式，这样的智能绞盘系统还可以结合例如用于与车辆控制器通信的控制器局域网(CAN)通信接口。
[0004]图1示出了用于全地形车辆(ATV)的示例绞盘。此组件可能包括绞拉机制、BLDC电机、变速箱和车载电子设备。由于此类绞盘在相对较低的电压(例如12伏)下操作，因此相应的电流非常高，这使得尺寸和热优化非常困难。

技术实现思路

[0005]本公开可体现为用于控制越野车辆的绞盘电机的系统。该系统包括处理器和与处理器进行电通信的通信接口。通信接口被配置为接收绞盘状态。通信接口可以被配置用于，例如，通过控制器局域网(CAN)总线与车辆系统通信。该系统包括与处理器进行电通信的控制电路。控制电路被配置为当绞盘状态为第一模式时以第一电压操作绞盘电机。控制电路进一步被配置为当绞盘状态处于第二模式时以第二电压操作绞盘电机。第二电压高于第一电压。在一些实施例中，该系统进一步包括与控制电路可操作地通信的绞盘电机。在一些实施例中，该系统进一步包括绞盘，该绞盘具有与控制电路可操作地通信的绞盘电机。
[0006]在另一个方面，本公开可以体现为控制越野车辆的绞盘电机的方法。该方法包括从车辆控制器接收绞盘状态。例如，可以从CAN总线接收绞盘状态。绞盘状态选择性地指示第一模式(扭矩模式)或第二模式(速度模式)。该方法包括当绞盘状态指示第一模式时以第一电压操作绞盘电机，以及当绞盘状态指示第二模式时以第二电压操作绞盘电机。第二电压高于第一电压。
附图说明
[0007]为了更全面地理解本专利技术的本质和目的，请参考以下结合附图的详细描述，其中：
[0008]图1描绘了示例性动力绞盘；
[0009]图2示出了根据本实施例的系统图，并示出了绞盘电机和卷轴；
[0010]图3A
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3D是描绘四种绞盘控制电路结构的框图；
[0011]图4A是示出示例性绞盘电机设计特征的曲线图；
[0012]图4B是图4A的曲线图，添加了示例性的(低负荷、高速犁刀升降、绳索恢复模式等)
犁电机曲线；
[0013]图4C是图4B的曲线图，示出了本公开的实施例在升压模式下的有效性能；
[0014]图5示出了根据本公开示例性实施例的具有主动升压架构的绞盘控制电路；以及
[0015]图6示出了具有双向升压架构的绞盘控制电路。
具体实施方式
[0016]本公开利用了可能存在于BLDC解决方案上的控制器，以及对于这种类型的绞盘存在两个明显不同的操作功率点的观察结果：
[0017](1)第一模式(“扭矩模式”)：在第一模式中，绞盘以传统方式使用——例如，解救被卡住的车辆等。这种模式需要高扭矩和中等速度(即，速度低于如下所述的速度模式)。通常，对于ATV，此模式是大约1.5kW或更多的绞盘功率(尽管本领域技术人员将认识到本公开的实施例可以在扭矩模式下提供更多或更少的功率)。
[0018](2)第二模式(“速度模式”)：在第二模式中，绞盘电机用于快速移动相对较小的负载。例如，犁刀可以连接到ATV，并且然后可以使用绞盘电机快速升高和降低犁刀。在另一个示例中，速度模式可用于绞盘中的绳索回收(即，在很少或没有负载的情况下重新缠绕绳索)。速度模式只需要低扭矩和相对较高的速度(与扭矩模式相比)。对于ATV，这样的操作可能需要大约100瓦的功率(尽管本领域技术人员将认识到本公开的实施例可以在速度模式下提供更多或更少的功率)。
[0019]参考图2，本公开可体现为用于控制绞盘电机，例如，BLDC电机的系统10。系统10包括处理器20和被配置为与其他车辆系统(例如，车辆控制器等)通信的通信接口22。例如，通信接口可以被配置为使用CAN总线和/或任何其他通信方案进行通信，方案包括有线和无线方法。通信接口可以被配置为接收绞盘状态，该绞盘状态指示第一模式(扭矩模式)还是第二模式(速度模式)是期望的/激活的。可以以任何方式提供绞盘状态。例如，绞盘状态可以由车辆根据操作员使用车辆的用户接口(例如，一个或多个开关、转盘、按钮、交互式屏幕、有线或无线遥控器、遥控钥匙等)做出的选择来提供。在另一个示例中，绞盘状态信号可以根据车辆的配置来提供。例如，将犁刀连接到ATV可能会导致车辆自动默认为速度模式，而移除犁刀可能会导致车辆恢复到扭矩模式。
[0020]系统10包括与处理器20通信的控制电路30。控制电路30被配置为当绞盘状态为第一模式(即，扭矩模式)时以第一电压操作绞盘电机90。例如，第一电压可以是12伏。如上所述，控制电路可以在第一电压(例如，12伏)下提供例如1500瓦或更多。操作功率和/或第一电压可以高于或低于在本公开的示例中使用的1500瓦和12伏。控制电路还被配置为当绞盘状态为第二模式(即，速度模式)时以第二电压操作绞盘电机。例如，第二电压可以是24伏。当处于第二模式中时，控制电路可以在第二电压(例如，24伏)下提供例如100瓦的功率。同样，操作功率可以高于或低于在本公开的示例中使用的1500瓦。第二电压高于第一电压。控制电路可以具有任何合适的架构。图3A
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3D示出了架构选项，每个选项都能够控制绞盘。
[0021]图3A示出了传统的12伏系统配置。这在此被认为是为用于12伏供电系统设计绞盘系统的基准方法。整个系统的尺寸围绕电源(例如，固定在12伏)，并且电机的尺寸也适用于12伏。为了适应两种非常不同的操作模式(扭矩模式和速度模式)，在考虑电机尺寸和/或特征时会做出妥协。
[0022]图3B示出了全时升压DC/DC转换器架构。这种方法会一直将标称输入电压(例如12伏)提升到更高的电压(例如24伏)。在这种架构中，电机围绕更高但仍然固定的电源总线进行了优化。以这种方式，电机本身的大小与图3A的传统系统基本相同，但操作电流较低——使用24伏的示例升压电压，电机上的电流是传统12伏系统的一半。这为设计控制电子设备和连接器/电缆提供了优势(例如，成本更低、重量更轻等)。这可以被认为是全时升压电路，因为它始终在升压电压下操作，并且尺寸适合扭矩模式下的最大值功率消耗。
[0023]图3C示出了本公开的有源升压转换器架构——按需升压电路。这种按需升压电路提供在速度模式下使用较少功率(例如，～100W)和在扭矩模式下使用较高功率(例如，>1.5kW)。该图描绘了具有1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】1.一种用于控制越野车辆的绞盘电机的系统，包括：处理器；通信接口，所述通信接口与处理器进行电通信，并且被配置为接收绞盘状态；控制电路，所述控制电路与处理器进行电通信，并且被配置为当绞盘状态处于第一模式时以第一电压操作绞盘电机，并且其中所述控制电路具有升压电路，所述升压电路被配置为当绞盘状态处于第二模式中时以第二电压操作绞盘电机，并且其中第二电压高于第一电压。2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括绞盘，所述绞盘具有与所述控制电路可操作地通信的绞盘电机。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述通信接口被配置用于通过控制器局域网(CAN)总线进行通信。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制电路包括两个或多个升压电感器的集合，其中所述两个或多个升压电感器的集合中的每个升压电感器被配置在所述控制电路的对...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯，
申请(专利权)人：联合运动技术公司，
类型：发明
国别省市：