用于限制电力驱动电机的转矩的方法和设备

摘要

一种用于控制电动机(12)的转矩的方法(100)，包括：提供驱动电流以驱动电动机的步骤(106)。监测电动机的速度(108)，并且根据所监测到的速度来确定何时电动机达到稳态状态(110)。如果在电动机达到了稳态状态后所监测到的电动机的转矩超过预设值(114)，则切断电流供应(118)。

权利要求

1.一种控制电动机的转矩的方法，包括以下步骤：提供驱动电流以驱动电动机；

监测电动机的速度；

根据所监测到的电动机的速度，确定何时电动机达到稳态条件；

响应于确定电动机已经达到稳态条件，监测电动机的转矩；以及在电动机达到了稳态条件后，如果所监测到的电动机的转矩超过预定值，则切断驱动电流；

其中，监测电动机转矩的步骤包括监测电动机减速的步骤，并且其中，切断电流供应的步骤发生在达到稳态条件后所监测到的电动机减速超过预定阈值时。

2.一种用于控制电动机的转矩的设备，包括：驱动电路，连接到电动机以用于提供驱动电动机的驱动电流；

速度传感器，连接到电动机以用于感测电动机的速度；

转矩传感器，连接到电动机以用于通过监测电动机的减速来感测电动机的输出转矩；

电动机控制器，连接到电动机、驱动电路、转矩传感器以及速度传感器，以用于(1)根据所感测到的电动机的速度确定何时电动机达到稳态条件，以及(2)在电动机达到了稳态条件后，如果所感测的电动机的减速指示的转矩超过预定值，则切断驱动电路，其中，响应于电动机控制器确定该电动机已经达到稳态条件，转矩传感器被配置为感测电动机的输出转矩。

3.一种用于控制电动机的转矩的设备，包括：驱动电路，连接到电动机以用于提供驱动电动机的驱动电流；

速度传感器，连接到电动机以用于感测电动机的速度；

转矩传感器，连接到电动机以用于感测电动机的输出转矩；

电动机控制器，连接到电动机、驱动电路以及速度传感器，以用于(1)根据所感测到的电动机的速度确定何时电动机达到稳态条件，以及(2)在电动机达到了稳态条件后，如果所监测的电动机的转矩超过预定值，则切断驱动电路；

车辆加热、通风、以及空调系统中的可动风门；以及将可动风门连接到电动机的连杆，使得电动机的操作移动所述风门。

说明书

用于限制电力驱动电机的转矩的方法和设备

[0001] 相关申请

[0002] 本申请要求于2008年10月22日提交的Dean的美国专利申请No.12/288,711的优先权，其主题通过引用全部并入本文。

技术领域

[0003] 本发明涉及电动机，并且更具体地涉及用于限制电力驱动电机的转矩的方法和设备。

背景技术

[0004] 电动机经常用于驱动加工件。电动机的输出与被驱动的加工件之间的连接可以通过传动杆来实现。电动机的输出力可以很大。如果加工件应克服过大的阻力来移动或者由于障碍阻挡了其移动，则电动机的输出力可能导致对连接杆的损害。

发明内容

[0005] 本发明仅在电动机的输出速度达到了稳态驱动条件，即稳态驱动速度之后，监测电力驱动电机的输出转矩的超额量。

[0006] 根据本发明的一个实施例，提供一种用于控制电动机的转矩的方法，其包括提供驱动电流以驱动电动机的步骤。监测电动机的速度，并根据所监测到的速度来确定电机何时达到稳态条件。如果在电动机达到了稳态条件后所监测到的电动机的转矩超过预定值，则切断电流供应。

[0007] 根据本发明的另一个实施例，提供一种用于控制电动机的转矩的设备，其包括连接到电动机以用于提供驱动电流以驱动电动机的驱动电路。速度传感器连接到电动机以用于感测电动机的速度，并且转矩传感器连接到电动机以用于感测电动机的输出转矩。电动机控制器连接到电动机、驱动电路以及速度传感器，以用于(1)根据所感测到的电动机的速度来确定电动机何时达到稳态条件，以及(2)在电动机达到稳态条件后，如果所监测到的电动机的转矩超过预定值则断开驱动电路。

附图说明

[0008] 结合附图阅读下面的描述，本领域技术人员将会更加清楚地理解本发明的前述以及其它特征和优点，其中：

[0009] 图1是根据本发明的一个实施例的包括转矩限制电动机驱动特征的电动机驱动电路的示意框图；以及

[0010] 图2是根据本发明的一个实施例的转矩限制电动机控制过程的流程图。

具体实施方式

[0011] 参照图1，根据本发明的一个实施例的电动机驱动电路10连接到电动机12。电动机可操作地通过合适的连接杆16连接以驱动加工件14。连杆16连接到电动机12的输出轴(未示出)以及连接到加工件14，以便于当电动机12的输出轴沿第一方向转动时，加工件14在第一方向上围绕枢轴点18转动；以及当电动机12的输出轴沿第二方向转动时，加工件14在第二方向上围绕枢轴点18转动。

[0012] 电动机驱动电路10包括通过驱动电路22、24连接到电动机12的电子控制单元(“ECU”)20。输入命令界面30连接到ECU 20并且提供命令信号给ECU来指示加工件14的期望位置。ECU可以由分立电路形成，由专用集成电路(“ASIC”)形成，或者可以是微型计算机。根据本发明的一个实施例，加工件14可以是车辆加热、通风、以及空调(“HVAC”)系统中的可动风门。这种系统还被称作气候控制系统。该可动风门用于控制系统风道(未示出)中的气流。如果某些东西积存在风道中并且阻止了风门14的正常运动，则电动机12的驱动力可导致连杆16的损害。

[0013] 电动机速度传感器40可操作地连接到电动机12的输出端，以用于感测电动机输出轴的输出速度并提供具有指示所感测到的电动机速度的特征的电输出信号。电动机速度传感器40的输出连接到ECU 20的输入，以便ECU能够监测电动机速度。

[0014] 可以用多种方法中的任意一种来感测电动机速度。根据本发明的一个实施例，可以通过使用编码器来感测电动机速度，其中，该编码器连接到电动机的输出轴并提供每轴转速预定数量的电脉冲。通过对每单位时间的脉冲计数可确定电动机速度。根据另一个实施例，磁盘可以连接到电动机轴的末端，该磁盘上具有多个孔，其一面上有光源且另一面上有与光源对齐的光学检测器。当磁盘翻转时，检测器中将出现脉冲。由光学检测器感测到的每单位时间的脉冲将为电动机速度的指示。而且，本领域技术人员还将知道感测电动机速度的其它方法，本发明可使用这些方法中的任意一种。

[0015] 电动机转矩传感器44可操作地连接到电动机12，以用于感测电动机的输出转矩并提供具有指示所感测到的电动机转矩的特征的电输出信号。电动机转矩传感器44的输出连接到ECU 20的输入，从而该ECU可监测电动机转矩。

[0016] 电动机转矩可通过多种方法中的任意一种被感测。根据本发明的一个实施例，电动机转矩可以通过监测电动机电流而被感测。当所监测到的电动机电流增加时，转矩增加。根据本发明的另一个实施例，当ECU 20不发出电动机减速命令时，可通过监测电动机的减速来确定增加的转矩。由于加工件14上的负载增加必然导致电动机减速，因此如果电动机减速，则电动机的转矩将会增加。而且，本领域技术人员将知道感测电动机转矩的其它方法。例如，机械式转矩传感器本身可以耦合在电动机输出轴和机械地响应于增加的转矩的一类加工件14之间，并且提供指示增加的转矩的电气信号。

[0017] 参见图2，将了解根据本发明一个实施例的限制电动机的转矩的控制过程100。该过程开始于步骤102，其中，存储器被清零并且重置，标记位被设置为初始状态等。在步骤104，确定电动机12是否被加电，即其是否从输入命令30接收到了命令？如果步骤104的确定为否，则过程循环返回自身并且等待接收命令。一旦步骤104的确定结果为是，则过程前进到步骤106，其中，电动机电流通过驱动电路22、24被施加给电动机12。

[0018] 当电动机驱动电流被首次施加给电动机12时，会存在浪涌电流。一种检测由电动机12施加的过度电动机转矩的方法为监测电动机电流是否大于预定值。根据本发明的一个实施例，为了防止在电动机启动期间由于正常浪涌电流事件而导致的对过负荷状态下过度转矩的错误确定，等待直到电动机达到了稳态操作速度后才对电动机电流进行监测。在步骤108，监测电动机速度。在步骤110，确定电动机12是否达到稳态速度，即电动机12是否停止加速？如果在步骤110的确定为否，则过程循环返回至步骤108，并且继续步骤108、110循环，直到电动机停止加速。一旦步骤110的确定为是，则过程前进到步骤112，其中，监测电动机转矩。如上面所提到的，可以通过监测电动机电流来监测电动机转矩，或者可以通过其它方法，比如通过监测电动机输出的减速或利用转矩传感器自身来监测电动机转矩。

[0019] 从步骤112开始，过程前进到步骤114，其中，确定电动机12的输出转矩是否超过预定阈值？如果转矩是通过电动机电流来检测的，那么通过电流大于阈值来确定转矩大于阈值。如果监测电动机减速来检测转矩过载，那么当ECU没有发出减速命令时减速大于预定值指示转矩过载。如果步骤114的确定为否，则过程前进到步骤116，其中，确定电动机是否已经将加工件14，即电动机的输出轴的位置，驱动到其期望的位置。如果确定为否，则过程循环返回步骤112，并且继续驱动电动机。如果确定为是，则过程继续到框118，其中，切断电动机并且过程循环返回到步骤104。如果步骤114的确定为是，那么在步骤120中切断驱动电流，并且过程循环返回到步骤104。

[0020] 根据上面对本发明的描述，本领域技术人员将认识到改进、改变和变形。这些在本技术领域内的改进、改变和变形也旨在被所附的权利要求所覆盖。