專利名稱：油泵系統(tǒng)和防止油泵系統(tǒng)電機(jī)中扭矩過(guò)載的方法
油泵系統(tǒng)和防止油泵系統(tǒng)電才幾中4丑矩過(guò)載的方法 技術(shù)領(lǐng)域主題總的涉及油泵，更具體地涉及油泵系統(tǒng)和防止油泵系統(tǒng)電機(jī)中 扭矩過(guò)載的方法。
背景技術(shù)：
車輛變速器系統(tǒng)將機(jī)械動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到傳動(dòng)系統(tǒng)的其他部分， 例如固定的主減速器傳動(dòng)齒輪，軸和車輪。為了有效地運(yùn)行，車輛變速 器通常用例如油的潤(rùn)滑劑進(jìn)行潤(rùn)滑。變速器可耦接到變速器輔助油泵("TAOP"),該輔助油泵將潤(rùn)滑油從源泵到變速器。TAOP由例如交流("AC")電機(jī)的電才幾供電，該電才幾可通過(guò)電壓 電源逆變器提供電流。供給到電機(jī)的電流的具體大小取決于變速器所需 的油量、油的粘度、油的特定工作溫度或期望的油流率。通常，電機(jī)還 電耦接到提供電壓以便克服反電磁通量("EMF，，)的不利影響的DC 總線，如果電壓電源逆變器提供超出AC電機(jī)最大扭矩極限的電流量將會(huì) 產(chǎn)生該反電磁通量。雖然上述TAOP—^L可以充分運(yùn)行，但還可以改進(jìn)。例如，如上所 述，AC電機(jī)可被配置為運(yùn)行到某一最大扭矩極限；然而，在某些情況下， 期望的是保持電機(jī)低于最大扭矩極限運(yùn)行和防止電機(jī)上的扭矩過(guò)載。此 外，結(jié)合伴隨的附圖和前述的技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)，根據(jù)后續(xù)的詳細(xì)描 述和附加的權(quán)利要求，發(fā)明性主題的其他期望方面和特征變得顯而易 見(jiàn)。發(fā)明內(nèi)容提供一種方法來(lái)防止電耦接到逆變器的電機(jī)的扭矩過(guò)載狀況。在實(shí) 施例中，該方法包括部分根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度來(lái)計(jì)算估計(jì)的扭矩 值，和來(lái)自逆變器的dc連接電壓值和dc連接電流值。將估計(jì)的扭矩值與 最大可用扭矩值進(jìn)行比較。根據(jù)估計(jì)的扭矩值與最大可用扭矩值的比較 產(chǎn)生誤差。誤差轉(zhuǎn)換為第一值。該第一值限制在負(fù)值和零之間。將第一 值添加到來(lái)自逆變器的速度指令。由逆變器速度指令產(chǎn)生最終的速度指令。還提供油泵系統(tǒng)。在實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括油泵、與電機(jī)連通的電 機(jī)、與電機(jī)電連通的逆變器模塊(逆變器模塊配置為產(chǎn)生速度指令)和 控制器模塊?？刂破髂K與逆變器模塊和電機(jī)連通并被配置為部分地根 據(jù)電機(jī)的估計(jì)扭矩值和預(yù)定的最大可用扭矩值來(lái)確定誤差，將誤差轉(zhuǎn)換 為笫一值，將第一值限制在負(fù)值和零之間，以及將第一值添加到來(lái)自逆 變器的速度指令從而產(chǎn)生電機(jī)的最終速度指令。


接下來(lái)結(jié)合下面的附圖描述主題，其中相同的數(shù)字表示相同的元 件，并且圖l是根據(jù)實(shí)施例的變速器輔助油泵系統(tǒng)的方框圖；圖2是根據(jù)實(shí)施例圖示了控制器模塊的方框圖，該控制器模塊與圖1 所示的變速器輔助油泵系統(tǒng)一起使用；圖3是流程圖，根據(jù)實(shí)施例圖示了防止圖1中變速器輔助油泵系統(tǒng)電 才幾中4丑矩過(guò)載的方法；和圖4是流程圖，根據(jù)實(shí)施例圖示了圖3中方法的步驟。
具體實(shí)施方式
接下來(lái)的詳細(xì)描述本質(zhì)上僅僅是示例性的并未打算限制發(fā)明性主 題和主題的應(yīng)用和使用。此外，無(wú)意以前述技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明 內(nèi)容和接下來(lái)的詳細(xì)描述中所給出的任何表述的和暗示的理論來(lái)限制。參考圖l,根據(jù)實(shí)施例顯示了變速器輔助油泵系統(tǒng)100的方框圖。該 系統(tǒng)100包括電機(jī)102，油泵104，逆變器模塊106和控制器模塊108。電 機(jī)102被配置為為油泵104的運(yùn)行提供動(dòng)力。電機(jī)102可以是交流("AC") 電機(jī)，同步磁阻電機(jī)，檢測(cè)電機(jī)，內(nèi)永磁電機(jī)或能夠向油泵104提供動(dòng) 力的其他合適的電機(jī)。在實(shí)施例中，電機(jī)102被配置為運(yùn)行到最大速度 從而產(chǎn)生最大扭矩。應(yīng)理解電機(jī)102運(yùn)行的速度直接正比于由其輸出的 動(dòng)力。因此，當(dāng)電機(jī)102的運(yùn)行速度增加時(shí)，由其輸出的動(dòng)力量增加， 并且通過(guò)油泵104泵出的油的流率也增加。逆變器模塊106和控制器模塊108被配置為彼此電連通并控制由電 機(jī)102輸出的動(dòng)力值。應(yīng)理解，逆變器模塊106和控制器模塊108的一個(gè)或多個(gè)部件被配置為傳送數(shù)據(jù)，電的或無(wú)線的，并且嵌入在軟件或固件、硬件中，例如特定用途集成電路(ASIC),電子電路，執(zhí)行一個(gè)或多個(gè) 軟件或固件程序處理器(共享的，專用的或分組的)和存儲(chǔ)器、邏輯組 合電路和/或其他合適的部件或其組合。在實(shí)施例中，逆變器模塊106被配置為產(chǎn)生初始速度指令。根據(jù)這 個(gè)考慮，逆變器模塊106獲得來(lái)自控制器模塊108的估計(jì)的速度和診斷數(shù) 據(jù)和期望的油泵流率數(shù)據(jù)。逆變器^t塊106通過(guò)例如處理器來(lái)處理數(shù)據(jù)， 產(chǎn)生初始速度指令并將其傳遞回控制器模塊108。圖2是根據(jù)實(shí)施例圖示了控制器模塊108的方框圖，該控制器模塊與 圖1所示的變速器輔助油泵系統(tǒng)1 OO—起使用。如果指令的速度超出電機(jī) 102的最大速度控制器模塊108修正初始速度指令，或者如果指令的速度 沒(méi)有超過(guò)電機(jī)102的最大速度控制器模塊108不會(huì)改變初始速度指令，以 防止電機(jī)102中的扭矩過(guò)載狀況。為了這么做，控制器模塊108包括失效 保護(hù)^f莫塊110，該模塊與電機(jī)102和脈寬調(diào)制("PWM")逆變器112電 連通。失效保護(hù)模塊110接收檢測(cè)到的值，例如電壓值，電流值和估計(jì) 的速度值，并根據(jù)檢測(cè)到的值計(jì)算估計(jì)的扭矩值。然后失效保護(hù)模塊IIO 將估計(jì)的扭矩值和對(duì)檢測(cè)到的值的預(yù)定最大允許扭矩值進(jìn)行比較以便 產(chǎn)生誤差。然后產(chǎn)生的誤差被用來(lái)產(chǎn)生逆變器模塊106的速度指令(如 圖l所示)，該速度指令被用來(lái)使電機(jī)102加速到期望速度。檢測(cè)到的值可通過(guò)將PWM逆變器112耦接到電機(jī)102的接線114, 116， 118獲得。接線114, 116, 118包括由電機(jī)102中所用的相位數(shù)限定 的多個(gè)連接線。例如，三相電機(jī)102具有如圖2所示的3個(gè)連接線114, 116， 118。在實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)速度傳感器120耦接到連接線114, 116， 118來(lái)檢測(cè)估計(jì)速度。速度傳感器120的輸出耦接到速度估算器122,該 速度估算器根據(jù)估計(jì)速度計(jì)算出電機(jī)102運(yùn)行的估計(jì)速度值。速度估算 器122向失效保護(hù)模塊110提供估計(jì)速度值。電壓傳感器124和電流傳感 器126耦接到PWM逆變器112來(lái)檢測(cè)估計(jì)的dc連接電壓值和dc連接電流 值。這些傳感器的輸出還傳送到失效保護(hù)模塊IIO。繼續(xù)參考圖2并如上所述，失效保護(hù)模塊1 IO部分地根據(jù)估計(jì)的扭矩 值產(chǎn)生誤差。在實(shí)施例中，失效保護(hù)模塊110包括扭矩估算器128,其接 收來(lái)自速度估算器122的信號(hào)和來(lái)自電壓和電流傳感器124， 126的估計(jì) 檢測(cè)值。扭矩估算器128根據(jù)檢測(cè)值計(jì)算估計(jì)扭矩值并將計(jì)算出的估計(jì)扭矩值傳送到第一求和元件130。笫一求和元件130部分地根據(jù)估計(jì)扭矩 值和最大可用扭矩值之間的比較關(guān)系產(chǎn)生誤差輸出132。還可以根據(jù)檢 測(cè)值和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器模塊134中的數(shù)據(jù)確定最大可用扭矩值。例如，在 實(shí)施例中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為包括最大可用扭矩值和與最大可用扭矩值有關(guān)的 速度和電壓值的可接受范圍的查找表格。第一比例積分(PI)調(diào)節(jié)器136接收來(lái)自笫一求和元件130的誤差輸 出132并將產(chǎn)生的誤差轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)約值(reduction value)。將簡(jiǎn)約值輸入 到限制器模塊138,如果產(chǎn)生的誤差顯示估計(jì)扭矩值大于最大可用扭矩 值，限制器模塊將簡(jiǎn)約值限制為負(fù)值和零之間的值。在另一個(gè)實(shí)施例中， 如果產(chǎn)生的誤差顯示估計(jì)扭矩值小于最大可用扭矩值，限制器模塊138 被配置為產(chǎn)生信號(hào)來(lái)將簡(jiǎn)約值重設(shè)為零。筒約值;故輸入到第二求和元件140。第二求和元件140^皮耦接以便接 收來(lái)自逆變器模塊106的速度指令141,并且被配置為將簡(jiǎn)約值添加到速 度指令以產(chǎn)生最終速度指令。因此，最終速度指令保持在與最大可用扭 矩有關(guān)的可接受速度以下。然后最終速度指令被用來(lái)產(chǎn)生初始電壓指令。在實(shí)施例中，最終速 度指令被輸入到第三求和元件142中，該求和元件還接收來(lái)自速度估算 器122的估計(jì)速度值。該求和元件142將估計(jì)速度值與最終速度指令進(jìn)行 比較并產(chǎn)生誤差輸出144。然后誤差輸出144被輸入到第二PI調(diào)節(jié)器146 中，該調(diào)節(jié)器將誤差輸出144轉(zhuǎn)換為初始電壓指令。然后該初始電壓指 令被傳送到P WM逆變器112 。148可被配置為°在接通"和"斷開(kāi):位置之間有口選擇地移動(dòng)，取決于 該系統(tǒng)處于對(duì)準(zhǔn)模式、加速模式還是速度控制模式。這里所用的對(duì)準(zhǔn)模 式可被定義為電機(jī)102的轉(zhuǎn)子(未顯示)對(duì)準(zhǔn)到特定位置的模式。這里 所用的加速模式可被定義為將轉(zhuǎn)子加速到一速度，在該速度下速度估算 器122可檢測(cè)到檢測(cè)電壓的零交叉，該零交叉然后被用來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。 這里所用的速度控制模式可被定義為使用估計(jì)速度來(lái)控制電機(jī)102速 度。在實(shí)施例中，如果提供顯示對(duì)準(zhǔn)或加速模式的電壓指令150,開(kāi)關(guān) 148移到斷開(kāi)位置，如果提供顯示速度控制模式的電壓指令150,開(kāi)關(guān)移 到接通位置。在斷開(kāi)和接通位置，處理最終電壓指令并將其輸入到PWM 逆變器U2中。為了產(chǎn)生來(lái)自電機(jī)102的合適的負(fù)載，通過(guò)PWM逆變器112調(diào)制最終 電壓指令。調(diào)制的結(jié)果是PWM逆變器112產(chǎn)生隨后供給到電機(jī)102的三相電壓。另外參考圖3，提供流程圖，顯示防止變速器輔助油泵系統(tǒng)100電機(jī) 102中扭矩過(guò)栽的方法300,其中如圖l所示，根據(jù)實(shí)施例電機(jī)102電耦接 到逆變器106。在實(shí)施例中，部分地根據(jù)估計(jì)速度值、dc連接電壓值和 dc連接電流值計(jì)算電機(jī)102的估計(jì)扭矩值，步驟302。使用扭矩估算器128 計(jì)算估計(jì)扭矩，該扭矩估算器分別從速度估算器122獲得估計(jì)速度，從 電壓傳感器124和電流傳感器126獲得檢測(cè)DC連接電壓和檢測(cè)DC連接電流。然后通過(guò)比較估計(jì)扭矩值和預(yù)定最大可用扭矩值來(lái)確定誤差，步驟 304。在步驟304的實(shí)施例中，如圖4所述的流程圖中所示，根據(jù)檢測(cè)速 度值和dc連接電壓值確定最大可用扭矩值，步驟402。例如，可由預(yù)定 表格生成最大可用扭矩值，其中該預(yù)定表格包括扭矩值范圍、預(yù)定可用 速度值范圍和預(yù)定可用電壓值范圍，預(yù)定可用速度值和預(yù)定可用電壓值 每個(gè)都與扭矩值范圍中扭矩值相關(guān)。然后比較估計(jì)扭矩值和最大可用扭 矩值，步驟404,并且根據(jù)估計(jì)扭矩值和最大可用扭矩值的比較產(chǎn)生誤 差，步驟406。接下來(lái)，將誤差轉(zhuǎn)換為第一值，步驟306。然后將第一值限制在負(fù) 值和零之間，步驟308。然后將第一值添加到來(lái)自逆變器106的速度指令， 步驟310。由逆變器速度指令產(chǎn)生最終速度指令，步驟312。在實(shí)施例中，該方法還包括由最終速度指令生成初始電壓指令，步 驟314。在另一個(gè)實(shí)施例中，使用脈寬調(diào)制器112調(diào)制初始電壓指令，步 驟316。在又一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)調(diào)制電壓指令和來(lái)自PWM逆變器112 的通信信號(hào)產(chǎn)生三相電壓指令，步驟318。然后將三相電壓指令供給到 電機(jī)102，步驟320。有利地，因?yàn)槭ПＷo(hù)模塊110與逆變器模塊的指令速度無(wú)關(guān)地將 速度控制減少或維持在電機(jī)102能產(chǎn)生最大扭矩的值，電機(jī)102可在常用 電機(jī)上進(jìn)行改進(jìn)。另外，方法和系統(tǒng)是容易并相對(duì)低廉地實(shí)現(xiàn)的。盡管在上述詳細(xì)描述中已經(jīng)給出了至少一個(gè)示例性實(shí)施例，但是應(yīng) 該認(rèn)識(shí)到存在相當(dāng)大量的變形。還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到示例性實(shí)施例僅僅是示例 并無(wú)意以任何方式限制發(fā)明性主題的范圍，應(yīng)用或結(jié)構(gòu)。而且，上述詳細(xì)描述為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供實(shí)現(xiàn)示例性實(shí)施例的路徑圖(roadmap)。 ;[艮明顯，在不脫離如所附權(quán)利要求及其合法等效物所述的發(fā)明性主題的 范圍的情況下，可在元件的功能和設(shè)置方面進(jìn)行各種變化。
權(quán)利要求
1.一種防止電耦接到逆變器的電機(jī)的扭矩過(guò)載狀況的方法，該方法包括下列步驟部分根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度值、來(lái)自逆變器的dc連接電壓值和dc連接電流值計(jì)算估計(jì)扭矩值；比較估計(jì)扭矩值和最大可用扭矩值；根據(jù)估計(jì)扭矩值和最大可用扭矩值的比較產(chǎn)生誤差；將誤差轉(zhuǎn)換為第一值；將第一值限制在負(fù)值和零之間；將第一值添加到來(lái)自逆變器的速度指令；和根據(jù)來(lái)自逆變器的速度指令產(chǎn)生最終速度指令。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括 由預(yù)定表格產(chǎn)生最大可用扭矩值，該預(yù)定表格包括扭矩值范圍、預(yù)定可用速度值范圍和預(yù)定可用電壓值范圍，預(yù)定可用速度值和預(yù)定可用 電壓值每個(gè)都與扭矩值范圍的扭矩值相關(guān)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括 使用脈寬調(diào)制器調(diào)制初始電壓指令。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括 根據(jù)最終速度指令生成三相電壓指令；和 將三相電壓指令供給到電機(jī)。
5. —種防止電耦接到逆變器的電機(jī)的扭矩過(guò)載狀況的系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包括檢測(cè)裝置，用來(lái)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度值； 計(jì)算裝置，用于部分根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子的估計(jì)速度值、來(lái)自逆變器的dc 連接電壓值和dc連接電流值計(jì)算估計(jì)扭矩值；用于根據(jù)估計(jì)速度值和dc連接電壓值產(chǎn)生最大可用扭矩值的產(chǎn)生裝置；比較裝置，用于比較估計(jì)扭矩值和最大可用扭矩值； 用于根據(jù)估計(jì)扭矩值和最大可用扭矩之間的比較產(chǎn)生誤差的產(chǎn)生 裝置；轉(zhuǎn)換裝置，用于將誤差轉(zhuǎn)換為第一值； 限制裝置，用于將第一值限制在負(fù)值和零之間；添加裝置，用于將第一值添加到來(lái)自逆變器的速度指令；和 用于根據(jù)來(lái)自逆變器的速度指令產(chǎn)生最終速度指令的產(chǎn)生裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于產(chǎn)生裝置能夠由預(yù)定表格產(chǎn)生最大可用扭矩值，該預(yù)定表格包括扭 矩值范圍、預(yù)定可用速度值范圍和預(yù)定可用電壓值范圍，預(yù)定可用速度 值和預(yù)定可用電壓值每個(gè)都與扭矩值范圍的扭矩值相關(guān)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 生成裝置，用于根據(jù)最終速度指令生成初始電壓指令。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 調(diào)制裝置，用于調(diào)制初始電壓指令。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 用于根據(jù)最終速度指令生成三相電壓指令的生成裝置；和 供給裝置，用于將三相電壓指令供給到電機(jī)。
10. —種油泵系統(tǒng)，包括 油泵；電才幾，與油泵連通；逆變器模塊，與電機(jī)電連通，該逆變器模塊被設(shè)置為產(chǎn)生速度指令；和控制器模塊，與逆變器模塊和電機(jī)連通，該控制器模塊被設(shè)置為部 分根據(jù)電機(jī)的估計(jì)扭矩值和預(yù)定最大可用扭矩值來(lái)確定誤差，將誤差轉(zhuǎn) 換為笫一值，將第一值限制在負(fù)值和零之間，和將第一值添加到來(lái)自逆 變器的速度指令從而產(chǎn)生電機(jī)的最終速度指令。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的油泵系統(tǒng)，進(jìn)一步包括位于控制器模塊 和電機(jī)之間的開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)被設(shè)置為在系統(tǒng)處于速度控制模式的接通位 置和系統(tǒng)處于對(duì)準(zhǔn)模式或加速模式的斷開(kāi)位置之間有選擇地移動(dòng)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的油泵系統(tǒng)，其特征在于該控制器模塊包 括失效保護(hù)模塊和脈寬調(diào)制(PWM)逆變器，該失效保護(hù)模塊電耦接在 逆變器沖莫塊和電機(jī)之間而PWM逆變器電耦接在失效保護(hù)才莫塊和電機(jī)之 間。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的油泵系統(tǒng)，其特征在于該失效保護(hù)模塊 被配置為部分根據(jù)預(yù)計(jì)速度值、來(lái)自PWM逆變器的dc連接電壓值和dc 連接電流值來(lái)計(jì)算估計(jì)扭矩值，根據(jù)估計(jì)速度值和dc連接電壓值來(lái)確定最大可用扭矩值，比較估計(jì)扭矩值和最大可用扭矩值，和根據(jù)估計(jì)扭矩 值和最大可用扭矩值的比較產(chǎn)生誤差。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的油泵系統(tǒng)，其特征在于該失效保護(hù)模塊 被設(shè)置為根據(jù)估計(jì)速度值，dc連接電壓和預(yù)定表格來(lái)確定最大可用扭矩 值，該預(yù)定表格包括扭矩值范圍、預(yù)定可用速度值范圍和預(yù)定可用電壓 值范圍、預(yù)定可用速度值和預(yù)定可用電壓值每個(gè)都與扭矩值范圍的扭矩 值相關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及油泵系統(tǒng)和防止油泵系統(tǒng)電機(jī)中扭矩過(guò)載的方法。提供一種方法和設(shè)備來(lái)防止電耦接到逆變器的交流(“AC”)電機(jī)的電壓過(guò)載狀況。在實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括油泵，與油泵連通的電機(jī)，與電機(jī)電連通的逆變器模塊，該逆變器模塊被設(shè)置為產(chǎn)生速度指令，和控制器模塊。該控制器模塊與逆變器模塊和電機(jī)連通并被設(shè)置為部分根據(jù)電機(jī)的估計(jì)扭矩值和預(yù)定最大可用扭矩值來(lái)確定誤差，將誤差轉(zhuǎn)換為第一值，將第一值限制在負(fù)值和零之間，和將第一值添加到來(lái)自逆變器的速度指令從而產(chǎn)生電機(jī)的最終速度指令。
文檔編號(hào)H02P27/04GK101330272SQ20081012552
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2008年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月7日
發(fā)明者N·R·帕特爾 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司