專利名稱：監(jiān)測電動(dòng)機(jī)負(fù)載的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及直流(DC)電動(dòng)機(jī)。更具體而言，本發(fā)明的實(shí)施 例涉及直流電動(dòng)機(jī)過載狀況的檢測。
背景技術(shù)：
隨著直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載的增大，電動(dòng)機(jī)的最大電流和內(nèi)部散熱也在增大。 同時(shí)，它的速度以及以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的內(nèi)部風(fēng)扇或外部風(fēng)扇所提供的冷 空氣量減小。因此，電動(dòng)機(jī)的溫度升高。由于溫度既影響電動(dòng)機(jī)的性能又 影響它的耐用性，因此將電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成在精心限定的負(fù)載極限內(nèi)運(yùn)行。然 而，在運(yùn)行中，意想不到的情形可能會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的負(fù)載超出設(shè)計(jì)值，結(jié) 果，電動(dòng)機(jī)的溫度可能會(huì)超出允許極限。有時(shí)，這會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)故障。在 極端情況下，電動(dòng)機(jī)內(nèi)的一種或多種材料會(huì)發(fā)生燃燒。
電動(dòng)機(jī)過載可能會(huì)成為問題的應(yīng)用范例是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻。很多機(jī) 動(dòng)車都使用電風(fēng)扇組件來使空氣通過散熱器、冷凝器或其它熱交換器。通 常，由直流電動(dòng)機(jī)為這種組件提供動(dòng)力。雪片、冰或泥漿的存在可能會(huì)增 大轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)扇所需的力矩，或者在極端情況下會(huì)使風(fēng)扇根本無法轉(zhuǎn)動(dòng)。出現(xiàn) 故障的電動(dòng)機(jī)軸承同樣可能阻礙轉(zhuǎn)動(dòng)或防止轉(zhuǎn)動(dòng)。這些情況可能會(huì)導(dǎo)致電 動(dòng)機(jī)故障。有時(shí)，它們可能會(huì)導(dǎo)致罩下起火。因此，期望能夠在過載狀況 造成過高的電動(dòng)機(jī)溫度之前檢測出過載狀況。
過載檢測一般需要在電動(dòng)機(jī)使用期間反復(fù)監(jiān)測電動(dòng)機(jī)負(fù)載。監(jiān)測電動(dòng) 機(jī)負(fù)載的傳統(tǒng)方法包括測量電動(dòng)機(jī)吸納的電流、電動(dòng)機(jī)的溫度、電動(dòng)機(jī) 的速度或電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢("反EMF")。
測量反電動(dòng)勢需要使電動(dòng)機(jī)間歇地?cái)嚯?，并在已?jīng)過了足夠時(shí)間來使 電動(dòng)機(jī)中的電流下降到零之后，但在電動(dòng)機(jī)已經(jīng)明顯降速之前，對斷開或 斷電的電動(dòng)機(jī)的電壓進(jìn)行測量。該電壓指示反電動(dòng)勢，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增 大而增大。如果反電動(dòng)勢十分低，則表明出現(xiàn)了過載狀況，并且可以關(guān)閉 電動(dòng)機(jī)。如果反電動(dòng)勢十分高，則表明運(yùn)行正常，可以使電路重新通電。
然而，當(dāng)前用于判斷是否存在過載狀況的反電動(dòng)勢測量法的缺點(diǎn)在于 進(jìn)行測量所需要的時(shí)間。在電動(dòng)機(jī)斷電之后，被測電壓接近表示反電動(dòng)勢 的漸進(jìn)值需要一些時(shí)間。除此之外，這種測量本來就是嘈雜的。斷開連接 的電動(dòng)機(jī)引線的電壓具有換向頻率的電壓紋波和隨機(jī)噪聲。在電動(dòng)機(jī)的使 用壽命期間，這兩個(gè)成分都隨著電刷和換向器狀況的變化而變化。為了消 除它們對電壓測量的影響，可以利用等于若干換向周期的時(shí)間常數(shù)對信號 進(jìn)行濾波。這增大了進(jìn)行反電動(dòng)勢的精確測量所需的時(shí)間長度以及對電動(dòng) 機(jī)斷電的時(shí)長。如果斷電時(shí)間段十分長，會(huì)在聽覺上感知到它們，并且它 們會(huì)由于電動(dòng)機(jī)軸和被驅(qū)動(dòng)負(fù)載之間的后沖而導(dǎo)致磨損增大。因此，監(jiān)測 電動(dòng)機(jī)負(fù)載的改善方法和裝置是令人期望的。

發(fā)明內(nèi)容
下面的發(fā)明內(nèi)容闡述了本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例。它并未闡述所有 這樣的實(shí)施例，并且決不應(yīng)將它理解成是對本發(fā)明的限制。
在一個(gè)實(shí)施例中， 一種監(jiān)測直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載的方法包括間歇性地使 所述電動(dòng)機(jī)斷電；監(jiān)測第一電壓；以及測量起始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間之間的第 一時(shí)間間隔，其中所述起始時(shí)間包括使所述電動(dòng)機(jī)斷電的時(shí)間，而所述結(jié) 束時(shí)間包括所述第一 電壓和參考電壓具有基本類似值的時(shí)間。
另一實(shí)施例提供了一種電動(dòng)機(jī)負(fù)載監(jiān)測系統(tǒng)，其被配置成監(jiān)測具有第 一電動(dòng)機(jī)引線和第二電動(dòng)機(jī)引線的直流電動(dòng)機(jī)。第一電動(dòng)機(jī)引線和第二電 動(dòng)機(jī)引線被配置成耦合到電源或電壓源。該系統(tǒng)包括被配置成耦合在所 述電源與所述第一電動(dòng)機(jī)引線之間的開關(guān)；所述第一電動(dòng)機(jī)引線與所述第 二電動(dòng)機(jī)引線之間的回掃電流路徑；以及被配置成耦合到所述開關(guān)的控制 器。續(xù)流二極管、開關(guān)或其它裝置防止在電動(dòng)機(jī)通電時(shí)電流流經(jīng)回掃路徑。 控制器通過控制開關(guān)來使電動(dòng)機(jī)間歇性地?cái)嚯?，并接收被監(jiān)測電壓。將控
制器配置成測量起始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間之間的第一 時(shí)間間隔，其中所述起始 時(shí)間包括使所述電動(dòng)機(jī)斷電的時(shí)間，而所述結(jié)束時(shí)間包括所述被監(jiān)測電壓 與參考電壓相交的時(shí)間。
另一實(shí)施例提供了一種汽車引擎冷卻電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括具有第一電動(dòng) 機(jī)引線和第二電動(dòng)機(jī)引線的電動(dòng)機(jī)。第一電動(dòng)機(jī)引線和第二電動(dòng)機(jī)引線被 配置成耦合到電源。該系統(tǒng)包括被配置成耦合在所述電源與所述第一電 動(dòng)機(jī)引線之間的開關(guān)；所述第一電動(dòng)機(jī)引線與所述第二電動(dòng)機(jī)引線之間的 回掃電流路徑；以及被配置成耦合到所述開關(guān)的控制器?？刂破魍ㄟ^控制 開關(guān)來使電動(dòng)機(jī)間歇性地?cái)嚯姡邮毡槐O(jiān)測電壓，并測量起始時(shí)間與結(jié)束 時(shí)間之間的第一時(shí)間間隔，其中所述起始時(shí)間包括使所述電動(dòng)機(jī)斷電的時(shí) 間，而所述結(jié)束時(shí)間包括所述被監(jiān)測電壓與參考電壓相交的時(shí)間。
通過考慮詳細(xì)說明和附圖，本發(fā)明實(shí)施例的其它方面將變得顯而易見。


圖1示出了具有冷卻風(fēng)扇和示例性電動(dòng)機(jī)過載檢測系統(tǒng)的汽車； 圖2示出了可用于檢測電動(dòng)機(jī)過載狀況的示例性過程； 圖3A示出了示例性電動(dòng)機(jī)過載檢測系統(tǒng)，其包括位于電動(dòng)機(jī)低壓側(cè)的 場效應(yīng)晶體管；
圖3B示出了另一個(gè)示例性電動(dòng)機(jī)過載檢測系統(tǒng)；
圖4A示出了在單次斷電事件期間圖3所示的場效應(yīng)晶體管柵極處電壓 隨時(shí)間變化的圖示；
圖4B示出了在單次斷電事件期間圖3所示的監(jiān)測點(diǎn)"A"處電壓隨時(shí) 間變化的圖示；
圖4C示出了在正常負(fù)載時(shí)對電動(dòng)機(jī)斷電并重新通電期間圖3所示的場
效應(yīng)晶體管柵極處電壓隨時(shí)間變化的圖示；
圖4D示出了在正常負(fù)載時(shí)對電動(dòng)機(jī)斷電并重新通電期間圖3所示的監(jiān) 測點(diǎn)"A"處電壓隨時(shí)間變化的圖示；
圖5示出了另一個(gè)示例性電動(dòng)機(jī)過載檢測系統(tǒng)，其包括位于電動(dòng)機(jī)高 壓側(cè)的場效應(yīng)晶體管；
圖6A示出了在單次斷電事件期間圖5所示的場效應(yīng)晶體管柵極處電壓
隨時(shí)間變化的圖示；
圖6B示出了在單次斷電事件期間圖5所示的監(jiān)測點(diǎn)"A"處電壓隨時(shí) 間變化的圖示；
圖6C示出了在正常負(fù)載時(shí)對電動(dòng)機(jī)斷電并重新通電期間圖5所示的場
效應(yīng)晶體管柵極處電壓隨時(shí)間變化的圖示；
圖6D示出了在正常負(fù)載時(shí)對電動(dòng)機(jī)斷電并重新通電期間圖5所示的監(jiān)
測點(diǎn)"A"處電壓隨時(shí)間變化的圖示；以及
圖7示出了被監(jiān)測電壓與參考電壓相交時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與時(shí)間的圖示。
具體實(shí)施例方式
在詳細(xì)介紹本發(fā)明的任何實(shí)施例之前，應(yīng)該理解在它的應(yīng)用方面， 本發(fā)明不限于在下列說明中闡述的或在附圖中示出的部件構(gòu)成和布置的細(xì) 節(jié)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)為其它實(shí)施例，并且本發(fā)明能夠以各種方式實(shí)施或?qū)崿F(xiàn)。
圖1示出了電動(dòng)機(jī)過載檢測系統(tǒng)10的實(shí)施例。電動(dòng)機(jī)過載檢測系統(tǒng)10 包括電源15 (例如車載電池)、電動(dòng)機(jī)20、開關(guān)裝置或開關(guān)30、包含二極 管18或類似器件的回掃電流路徑、控制器17、濾波器19和過載指示器35。 電動(dòng)機(jī)連接到風(fēng)扇22，風(fēng)扇22例如可用于將空氣引導(dǎo)到散熱器(未示出)。 控制器接收作為輸入的被監(jiān)測電壓25。系統(tǒng)10在汽車(例如汽車40 (示 意性示出))中尤其有用，但是它也可以用在關(guān)注電動(dòng)機(jī)過載的其它應(yīng)用中。
控制器17向開關(guān)30和過載指示器35發(fā)送信號。控制器17向開關(guān)發(fā) 送信號，指示其中斷由電源提供的電流，然后將被監(jiān)測電壓25與參考電壓 (在一個(gè)實(shí)施例中，該參考電壓是電源15的電壓)進(jìn)行比較，由此檢測是 否存在過載狀況，這將參考圖2進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。
在不存在過載狀況的情況下，控制器向開關(guān)發(fā)送信號，指示其閉合， 從而使電動(dòng)機(jī)重新通電。如果確實(shí)存在過載狀況，控制器則采取適當(dāng)?shù)膭?dòng) 作。在一些實(shí)施例中，控制器會(huì)等待一段時(shí)間，之后再向開關(guān)發(fā)送信號， 指示其閉合，從而使電動(dòng)機(jī)重新通電。在其它實(shí)施例中，控制器不會(huì)使電 動(dòng)機(jī)重新通電。在一些實(shí)施例中，控制器向過載指示器35發(fā)送信號，使其 提供過載狀況的音頻指示、視頻指示或其它指示。例如，過載指示器35可
以是閃光、警報(bào)聲音、錯(cuò)誤消息或其組合。其它過載指示器35也是可行的。 在一些實(shí)施例中，執(zhí)行這些動(dòng)作的組合。
在一些實(shí)施例中，控制器17以規(guī)則間隔啟動(dòng)過載檢測循環(huán)(即上述電 壓比較)。這些間隔的長度可以隨著電動(dòng)機(jī)和應(yīng)用而變化。通常，電動(dòng)機(jī)的 熱容量僅足以使與過載狀況相關(guān)的損壞延遲一個(gè)短時(shí)間段。因此，如果存 在這種狀況，必須要在該時(shí)間段內(nèi)檢測出該狀況，并使電動(dòng)機(jī)斷電?？赡?影響到負(fù)載監(jiān)測頻率的選擇的因素可以包括電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)負(fù)載、所提供的 電動(dòng)機(jī)冷卻量、電動(dòng)機(jī)的熱容量和環(huán)境溫度。例如，工作在高環(huán)境溫度下 的大負(fù)載電動(dòng)機(jī)可能需要進(jìn)行更頻繁的過載檢測，以確保電動(dòng)機(jī)保持在正 常的工作范圍之內(nèi)。同樣地，工作在低溫下的較輕負(fù)載的電動(dòng)機(jī)可能僅需 要偶爾進(jìn)行過載檢測或監(jiān)測。
仍然參考圖1，可以將控制器17用于控制如上所述的過載檢測循環(huán)。 控制器17可以是在操作系統(tǒng)(未示出)輔助下執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行程序(即 軟件)的處理器。在其它實(shí)施例中，控制器17可以包括硬件，從而可以由
硬件部件執(zhí)行這里所述的功能。例如，如本領(lǐng)域公知的，可以用專用集成 電路("ASIC")、固件、專用部件等實(shí)現(xiàn)控制器17。于是，應(yīng)該認(rèn)識到可以 將控制器17實(shí)現(xiàn)為硬件、軟件或其組合。
圖2示出了可以由控制器17實(shí)施以檢測過載狀況的過程75。在步驟 80，首先使電動(dòng)機(jī)通電。在一些實(shí)施例中，在電動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)期間內(nèi)， 不進(jìn)行過載檢測。在該期間，電動(dòng)機(jī)和被驅(qū)動(dòng)部件(例如風(fēng)扇)的加速將 暫時(shí)增大電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，使其超過設(shè)計(jì)負(fù)載。延遲第一負(fù)載監(jiān)測事件(步 驟82)，以確保不會(huì)將該暫時(shí)負(fù)載視為過載狀況。加速時(shí)間段應(yīng)當(dāng)足夠長， 以允許電動(dòng)機(jī)達(dá)到基本穩(wěn)定的速度，但又要短于如果存在過載狀況而導(dǎo)致 電動(dòng)機(jī)損壞所需的時(shí)間。在一些實(shí)施例中，加速時(shí)間段短于電動(dòng)機(jī)通電時(shí) 進(jìn)行的過載檢測循環(huán)之間的間隔。
在等待時(shí)間段或加速時(shí)間段結(jié)束之后，使用開關(guān)30中斷由電源15供 應(yīng)給電動(dòng)機(jī)的電流(步驟85)。亦即，使電動(dòng)機(jī)斷電。在一些實(shí)施例中，將 晶體管(如圖3所示)用作開關(guān)30。去活開關(guān)30導(dǎo)致控制器17開始對參 考電壓和被監(jiān)測電壓25之間的比較進(jìn)行計(jì)時(shí)(步驟90)。在一些實(shí)施例中， 如圖3的實(shí)施例所示，計(jì)時(shí)功能和電壓比較功能是由控制器17執(zhí)行的。在
其它實(shí)施例中，計(jì)時(shí)功能和電壓比較功能是由其它電子硬件部件執(zhí)行的。 例如，如本領(lǐng)域所知的，可以使用基于晶體管的比較電路或基于運(yùn)算放大 器的比較電路來完成電壓比較功能。
在被監(jiān)測電壓25與參考電壓大致相等之前， 一直繼續(xù)電壓比較并累加 比較時(shí)間(步驟95)。如參考圖4B和圖6B所詳細(xì)描述的，最開始將被監(jiān)測 電壓保持在未切換的電動(dòng)機(jī)引線電壓的伏特的一小部分。當(dāng)流經(jīng)電動(dòng)機(jī)的 電流降到零時(shí)，被監(jiān)測電壓與未切換引線的電壓相交，最終與其相差一個(gè) 等于反電動(dòng)勢電壓的量。在電動(dòng)機(jī)斷電之后，電動(dòng)機(jī)的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了所 述反電動(dòng)勢電壓。在一些實(shí)施例中，將參考電壓取為等于未切換的電動(dòng)機(jī) 引線的電壓。在檢測到被監(jiān)測電壓25與參考電壓大致相等之后，停止時(shí)間 累加，并進(jìn)行測量和分類(步驟95)。例如，時(shí)間類別可以包括欠載類別、 正常類別和過載類別，其中每種時(shí)間類別都由一定的時(shí)間長度定義。例如， 如果被監(jiān)測電壓25的值降到大致等于參考電壓所需的時(shí)間包括在正常時(shí)間 類別中，那么可以將電動(dòng)機(jī)負(fù)載分類為正常工作。
在一個(gè)實(shí)施例中，最開始使用已知的電動(dòng)機(jī)特性來確定分類的時(shí)間段。 例如，如果電動(dòng)機(jī)工作在設(shè)計(jì)電壓、速度和轉(zhuǎn)矩下，那么被監(jiān)測電壓將在 可預(yù)測的時(shí)長內(nèi)與參考電壓相交。如果電動(dòng)機(jī)過載，并且以較高轉(zhuǎn)矩和較 低速度運(yùn)行，那么電壓將在更長時(shí)間之后與參考電壓相交。可以確定參考 時(shí)間，其表示被視為過載狀況的最少時(shí)間。在一些實(shí)施例中，可以定義不 同級別的過載，并確定不同的參考時(shí)間來描繪它們。如果電動(dòng)機(jī)工作在可 選擇電壓或可變電壓下，參考時(shí)間可以根據(jù)電壓的不同而不同。類似地， 環(huán)境溫度可以影響參考時(shí)間。可以為每種應(yīng)用編制對應(yīng)于每種狀況的參考 時(shí)間。此外，可以針對不同的電動(dòng)機(jī)定義對應(yīng)于每個(gè)類別的時(shí)間。例如， 200瓦的電動(dòng)機(jī)將具有與400瓦電動(dòng)機(jī)不同的正常時(shí)間段和過載時(shí)間段。在 一些實(shí)施例中，可以用控制器17來存儲(chǔ)每個(gè)定義的參考時(shí)間。例如，在一 個(gè)實(shí)施例中，控制器17可以包括參考時(shí)間段的査找表("LUT")，其中參考 時(shí)間段與每種定義的工作狀況(例如正常、過載等)相對應(yīng)。
如果測得的時(shí)間段在正常時(shí)間范圍之內(nèi)(步驟100)，對開關(guān)30重新通 電(步驟105)。然后，該過程進(jìn)行到步驟110，并且等待預(yù)定的時(shí)間量， 之后使開關(guān)30斷電(步驟85)，由此再次啟動(dòng)過載檢測循環(huán)。該時(shí)間段應(yīng)
當(dāng)足夠短，以便在這種狀況造成電動(dòng)機(jī)及相關(guān)裝置(例如風(fēng)扇、控制電子 器件等)的不可逆或永久損壞之前，檢測出過載狀況。
如果測得的時(shí)間段不在正常工作狀況類別之內(nèi)，則可以確定出現(xiàn)了過
載狀況。在一些實(shí)施例中，然后向過載指示器35發(fā)送信號(步驟115)。在 一些實(shí)施例中，如果確認(rèn)發(fā)生了過載狀況，將電動(dòng)機(jī)保持?jǐn)嚯娨欢ǖ臅r(shí)間 量(步驟120)。該時(shí)間段允許電動(dòng)機(jī)冷卻，并可能足夠長，以消除過載狀 況的原因。例如，在一些實(shí)施例中，過載狀況的原因可能是在冬天的條件 下汽車風(fēng)扇組件上堆積了冰，電動(dòng)機(jī)斷電的時(shí)間可以足以使冰被汽車引擎 的熱量所融化。在冷卻時(shí)間段過后，開關(guān)30返回到導(dǎo)通狀態(tài)(步驟125)， 并且電動(dòng)機(jī)被重新通電。然后該過程等待充分長的時(shí)間，供電動(dòng)機(jī)在下一 個(gè)負(fù)載監(jiān)測循環(huán)開始之前加速(步驟82)。為了在持續(xù)存在過載狀況的情況 下電動(dòng)機(jī)保持充分冷卻，在一些實(shí)施例中，冷卻時(shí)間段可以大于上述加速 時(shí)間段的五倍。
在其它實(shí)施例中，如果確認(rèn)發(fā)現(xiàn)了過載狀況，開關(guān)30保持在非導(dǎo)通狀 態(tài)且電動(dòng)機(jī)保持?jǐn)嚯?。在其它?shí)施例中，過載類別可以包括若干級別，每 個(gè)級別表示需要不同動(dòng)作的過載嚴(yán)重程度。 一種類別可以要求冷卻停止時(shí) 間段，隨后使電動(dòng)機(jī)重新通電，而其它類別可以要求電動(dòng)機(jī)保持?jǐn)嚯姟?br> 在一些實(shí)施例中，可以控制電動(dòng)機(jī)的速度。在一些實(shí)施例中，可以通 過脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn)這一目的。在一些實(shí)施例中，還將過載檢測所用的開關(guān)30 用于脈寬調(diào)制、選擇性電刷供電或其它速度控制的目的。
圖3是電動(dòng)機(jī)過載檢測系統(tǒng)150的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。電動(dòng)機(jī)過載 檢測系統(tǒng)150包括電動(dòng)機(jī)155、電源15、 N溝道場效應(yīng)晶體管("FET") 160、 續(xù)流(或"回掃")二極管165、濾波器170、控制器17和過載指示器35。 在其它實(shí)施例中，如前所述，電動(dòng)機(jī)過載檢測系統(tǒng)150具有的元件可以比 圖3所示的元件多或少。例如，電動(dòng)機(jī)過載檢測系統(tǒng)150可以包括額外的 用于執(zhí)行功能與控制器17類似的硬件(例如比較電路、計(jì)時(shí)電路等)。因 此，在這種實(shí)施例中，可以從檢測系統(tǒng)150中省去控制器17。
在一些實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)155是具有四個(gè)極的有電刷的直流電動(dòng)機(jī)。 然而，可以使用其它類型的電動(dòng)機(jī)(例如無刷直流電動(dòng)機(jī))和具有其它數(shù) 量極的電動(dòng)機(jī)。在一些實(shí)施例中，圖3所示的電路僅用于沿一個(gè)方向給電動(dòng)機(jī)供電。在其它實(shí)施例中，圖3所示的電路是"全橋"電路的一部分， 該"全橋"電路可以為不同旋轉(zhuǎn)方向的電動(dòng)機(jī)供電。
在一些實(shí)施例中，回掃路徑190中的電流受續(xù)流二極管165的控制， 如圖3所示。在其它實(shí)施例中，然而，如圖3B所示，回掃電流路徑190受 其它器件控制。例如，如果將FET 160用于PWM速度控制，那么回掃電流 路徑190有時(shí)受到切換的FET 192控制。例如，當(dāng)FET 160關(guān)斷(即處于 非導(dǎo)通狀態(tài))時(shí)，F(xiàn)ET192導(dǎo)通，以允許電流流經(jīng)回掃電流路徑190，這樣， FET 192與二極管165相比可以具有較少的損耗。
控制器17向FET 160的柵極182提供電壓。在給柵極182供應(yīng)適當(dāng)電 壓時(shí)，F(xiàn)ET 160導(dǎo)通(即，處于導(dǎo)通狀態(tài))，這允許電流流到地并使電動(dòng)機(jī) 155通電。為了檢測電動(dòng)機(jī)過載狀況，控制器17向FET 160的柵極182施 加不同的較低電壓，使FET 160關(guān)斷，并監(jiān)測節(jié)點(diǎn)A的電壓或節(jié)點(diǎn)B處的 濾波后電壓。當(dāng)FET 160關(guān)斷時(shí)(即切換到非導(dǎo)通狀態(tài))，來自電源15的 電流被中斷。然而，二極管165允許電流繼續(xù)流經(jīng)電動(dòng)機(jī)155。 一直會(huì)有反 電動(dòng)勢電壓，這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)繼續(xù)在轉(zhuǎn)動(dòng)，并且由于電流流動(dòng)而造成電動(dòng) 機(jī)電阻持續(xù)有電壓降。然而，與這些電壓降相對的是由電動(dòng)機(jī)電感誘發(fā)的 電壓，該電壓正比于電動(dòng)機(jī)繞組中電流的變化率。當(dāng)FET 160關(guān)斷時(shí)，節(jié) 點(diǎn)A處測得的電壓升高到一個(gè)值，該值大致等于電源電壓和與二極管165 相關(guān)的正向電壓降的組合(即，大致為電源電壓和0.7伏的組合)。在電流 停止流過二極管165之前都可以測量這個(gè)"二極管鉗位"電壓。當(dāng)電流停 止時(shí)，節(jié)點(diǎn)A處的電壓降到與電源電壓相差大約為電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢的水平。
在諸如切換的FET等不同器件被用作圖3所示的二極管的那些實(shí)施例 中，所述鉗位電壓與電源電壓相差的量與二極管的大約0.7伏的正向電壓 降不同。例如，切換的FET可以具有幾毫歐的電阻，這使得電壓降大大低 于0.7伏。
在一些實(shí)施例中，控制器17監(jiān)測節(jié)點(diǎn)A處的未濾波的電壓。該節(jié)點(diǎn)對 應(yīng)于在FET 160關(guān)斷時(shí)斷開的電動(dòng)機(jī)引線。然而，節(jié)點(diǎn)A處的信號可能有 些噪聲。因此，在測量之前優(yōu)選對該信號濾波。在一些實(shí)施例中，濾波器 與圖3所示的濾波器170類似。可以在節(jié)點(diǎn)B處的濾波器170的輸出端處 測量濾波后信號。
濾波器170是電阻-電容("R-C")濾波器，在對節(jié)點(diǎn)B處的電壓進(jìn)行 監(jiān)測之前將其初始化到大約為電源電壓。在電動(dòng)機(jī)通電時(shí)，控制器17向晶 體管172的基極施加電壓，晶體管172導(dǎo)通，晶體管174的基極被連接到 地。這允許電流流經(jīng)晶體管174，并且電容器180處于放電狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng)機(jī) 155斷電時(shí)，控制器17使晶體管172的基極接地，并且晶體管172停止導(dǎo) 通。晶體管174的基極電壓上升到電源電壓，晶體管174停止導(dǎo)通。此時(shí)， 該濾波器充當(dāng)著簡單的R-C濾波器，總電阻等于電阻器175和176之和。 該電路的時(shí)間常數(shù)優(yōu)選小于電動(dòng)機(jī)的L/R電感時(shí)間常數(shù)。例如，"L"表示 電動(dòng)機(jī)155的電感，"R"表示電動(dòng)機(jī)155和回掃電路的電阻。在一些實(shí)施 例中，時(shí)間常數(shù)小于電動(dòng)機(jī)的L/R時(shí)間常數(shù)的十分之一。
圖4A和圖4B示出了電動(dòng)機(jī)過載檢測電路150 (圖3)的示例性電壓特 性圖(分別為200和205)。圖4A示出了 FET 160的柵極在一特定時(shí)間段 210上的電壓測量值，而圖4B示出了在同一時(shí)間段210上節(jié)點(diǎn)A處的電壓 測量值。該時(shí)間段210對應(yīng)于電動(dòng)機(jī)單次斷電前后的時(shí)間。如前所述，當(dāng) 向FET160的柵極施加第一電壓215 (例如V。J時(shí)，F(xiàn)ET 160導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī) 155通電。因此，如圖4B所示，電動(dòng)機(jī)電流流到地，節(jié)點(diǎn)A處測得的電壓 與地僅相差一伏的一小部分(軌跡220)(即，節(jié)點(diǎn)A處的電壓幾乎為零)。 節(jié)點(diǎn)A處測量的電壓與地之間的差是與FET的電阻相關(guān)的較小電壓(V,)，
在一些情況下該電阻為幾個(gè)毫歐。
返回參照圖4A，在時(shí)間Ts,H向FET 160的柵極施加第二電壓225 (例 如Vcw)。此時(shí)，F(xiàn)ET 160關(guān)斷，這有效地使電動(dòng)機(jī)155斷電。在向FET 160 的柵極施加第二電壓225的時(shí)刻TSWITCH，在節(jié)點(diǎn)A處測得的電壓上升到二極 管鉗位電壓230，如前所述，該二極管鉗位電壓230大致等于電源電壓(Vs) 和二極管正向電壓降(V )的組合，如圖4B所示。
在電動(dòng)機(jī)斷電后，流經(jīng)二極管的電流最終下降到零。當(dāng)不再有電流流 經(jīng)二極管165時(shí)，節(jié)點(diǎn)A處測得的電壓從二極管鉗位電壓值230開始下降。 相應(yīng)地，電壓從二極管鉗位值230開始下降所需的時(shí)間隨電動(dòng)機(jī)負(fù)載的不 同而有所不同。例如，較大的電動(dòng)機(jī)負(fù)載本質(zhì)上需要在電動(dòng)機(jī)155中提供 較大電流。相應(yīng)地，電壓從二極管鉗位電壓230離開需要較長的時(shí)間段， 這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)電流在較長時(shí)間段內(nèi)流經(jīng)二極管165。類似地，較小的負(fù)載
使電壓從二極管鉗位電壓230離開的時(shí)間段較短。因此，較長的時(shí)間段可 以表示過載狀況。
圖4B示出了三個(gè)時(shí)間段，包括(T瞧L) 235、 (TREF) 240和(T隱圓) 245，它們對應(yīng)于正常時(shí)間段、參考時(shí)間段和過載時(shí)間段。時(shí)間段235-245 表示節(jié)點(diǎn)A處測得的電壓從二極管鉗位電壓230開始下降并且到達(dá)參考電 壓所需的時(shí)間，在所示的情況下，該參考電壓是電源電壓電平(Vs)(由箭 頭246表示)。短劃線250示出了工作在正常負(fù)載參數(shù)之內(nèi)的電動(dòng)機(jī)，被監(jiān) 測電壓230下降到電源電壓電平(Vs)需要第一時(shí)間段或正常時(shí)間段(T,J 235。另一方面，對于過載的電動(dòng)機(jī)，被監(jiān)測電壓230下降到電源電壓電平 (Vs)需要較長的時(shí)間段(T隱咖)245，如實(shí)線255所示。例如，參考時(shí) 間段(TREF) 240可以對應(yīng)于用于判斷電動(dòng)機(jī)是否處于過載狀況的界限標(biāo)準(zhǔn)。
圖4B所述的實(shí)施例中的參考電壓是電源電壓Vs。電源電壓是未切換的 電動(dòng)機(jī)引線的電壓。在其它實(shí)施例中，參考電壓與未切換的電動(dòng)機(jī)引線的 電壓不同。例如，如果比較電路由簡單的晶體管構(gòu)成，那么可以將圖4B中 的被監(jiān)測電壓與等于電源電壓減去二極管電壓降的參考電壓相比較。
被監(jiān)測電壓230最終在等于電源電壓Vs減去反電動(dòng)勢值248的電平處 變得穩(wěn)定?，F(xiàn)有技術(shù)的過載檢測方法包括測量該反電動(dòng)勢電壓248，并從測 量值推斷電動(dòng)機(jī)的速度和負(fù)載。然而，被監(jiān)測電壓到達(dá)表示反電動(dòng)勢的電 平所需的時(shí)間量通常遠(yuǎn)大于利用本方法判斷電動(dòng)機(jī)負(fù)載所需的時(shí)間。使用 本方法，在正常負(fù)載狀況下電動(dòng)機(jī)斷電的時(shí)間長度是TN。R^。反電動(dòng)勢測量 需要的時(shí)間長度等于TREF加上電壓達(dá)到與反電動(dòng)勢相關(guān)的漸進(jìn)值所需的額 外時(shí)間長度。即使對于理想的電壓軌跡而言，該時(shí)間也會(huì)超過TW皿。然而， 與圖4B中所示的理想軌跡不同，開路的有電刷的直流電動(dòng)機(jī)的電壓軌跡是 噪聲相當(dāng)大的信號。從本質(zhì)上來講，本發(fā)明所需的參考電壓相交計(jì)時(shí)比在 這些條件下測量反電動(dòng)勢精確。只能利用比電動(dòng)機(jī)換向頻率的倒數(shù)長若干 倍的時(shí)間常數(shù)對被監(jiān)測電壓濾波來消除這一局限性。該時(shí)間常數(shù)通常顯著 長于濾波器170的時(shí)間常數(shù)。這種濾波過程會(huì)進(jìn)一步延長測量反電動(dòng)勢所 需的時(shí)間。
圖4B所示的電壓軌跡對應(yīng)于在節(jié)點(diǎn)A處監(jiān)測的電壓。如果使用了濾波 器170，那么在節(jié)點(diǎn)B處監(jiān)測的電壓將與圖4B所示的在Ts^H之前的時(shí)間內(nèi)
監(jiān)測的電壓不同，此時(shí)將等于電源電壓V3減去小的晶體管電壓降。在T,a,
之后，它將接近于圖4B所示的電壓。
圖4A和圖4B所示的電壓軌跡對應(yīng)于單次斷電事件，示出了在未對電 動(dòng)機(jī)重新通電的情況下FET 160的柵極電壓和被監(jiān)測電壓230的特性。圖 4B所示的實(shí)線255對應(yīng)于過載狀況的電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電壓軌跡，因?yàn)樵诖蠖?數(shù)實(shí)施例中不會(huì)對這種狀況下的電動(dòng)機(jī)重新通電。圖4B中未示出的是反電 動(dòng)勢電壓隨著電動(dòng)機(jī)速度的改變而形成的最終變化。隨著電動(dòng)機(jī)速度減慢 并最終停止，反電動(dòng)勢值248將下降到零，并且實(shí)線將會(huì)逐漸接近電源電 壓Vs。
圖4C和圖4D示出了電動(dòng)機(jī)在正常負(fù)載狀況下的柵極電壓和被監(jiān)測電 壓230的軌跡，包括圖4A和圖4B所示的斷電事件和重新通電事件。當(dāng)控 制器17檢測到被監(jiān)測電壓230與參考電壓(在該示例中等于電源電壓Vs) 在小于參考時(shí)間T艦的時(shí)間T,肌之內(nèi)相交時(shí)，如圖4B中的短劃線所示，判 斷電動(dòng)機(jī)處于正常負(fù)載狀況下，并因此使電動(dòng)機(jī)重新通電。為此，它向FET 160的柵極施加電壓V,使FET返回到導(dǎo)通狀態(tài)。被監(jiān)測電壓230再次降 低到一個(gè)對應(yīng)于FET電阻的小的值VDRQP。只要發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)處于正常負(fù)載狀況 下，就每隔一定時(shí)間間隔重復(fù)以下事件序列，該事件序列由電動(dòng)機(jī)斷電、 監(jiān)測節(jié)點(diǎn)A處的電壓、對該電壓和參考電壓相交進(jìn)行計(jì)時(shí)、以及電動(dòng)機(jī)重 新通電構(gòu)成。
在圖3、圖4A和圖4B所示的實(shí)施例中，使用FET 160來切換電動(dòng)機(jī) 155的引線。在圖5、圖6A和圖6B所示的實(shí)施例中，F(xiàn)ET 160切換高壓側(cè) 引線。
圖5是電動(dòng)機(jī)過載檢測系統(tǒng)275的示意圖，該系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)155、電 源15、 p溝道FET280、續(xù)流(或"回掃")二極管165、濾波器283、控制 器17和過載指示器35。
如圖5所示，控制器17向FET 280的柵極282供應(yīng)電壓。在向柵極282 供應(yīng)適當(dāng)電壓時(shí)，F(xiàn)ET 280導(dǎo)通或被打開(即，處于導(dǎo)通狀態(tài))，這允許電 流從電源15流到電動(dòng)機(jī)155的高壓引線。為了檢測電動(dòng)機(jī)過載狀況，控制 器17提高FET 280的柵極282處的電壓，并監(jiān)測節(jié)點(diǎn)A處的電壓或節(jié)點(diǎn)B 處的濾波后電壓。FET 280關(guān)斷(即處于非導(dǎo)通狀態(tài))，從而中斷來自電源
15的電流。然而，二極管165允許電流繼續(xù)流經(jīng)電動(dòng)機(jī)155。 一直會(huì)有反 電動(dòng)勢電壓，這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)繼續(xù)在轉(zhuǎn)動(dòng)，并且由于電流流動(dòng)而造成電動(dòng) 機(jī)電阻持續(xù)有電壓降。然而，與這些電壓降相對的是由電動(dòng)機(jī)電感誘發(fā)的 電壓，該電壓正比于電動(dòng)機(jī)繞組中電流的變化率。當(dāng)FET 280關(guān)斷時(shí)，在 節(jié)點(diǎn)A處測得的電壓降低到一個(gè)值(即大約-0. 7伏)，該值大致等于地電壓 (取為0伏)減去與二極管165相關(guān)的正向電壓降。在電流停止流過二極 管165之前都可以測量該"二極管鉗位"電壓。當(dāng)電流停止時(shí)，節(jié)點(diǎn)A處 的電壓升到大約為電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢的電平。
在一些實(shí)施例中，控制器17監(jiān)測節(jié)點(diǎn)A處的未濾波的電壓。該節(jié)點(diǎn)對 應(yīng)于在FET 280關(guān)斷時(shí)斷開的電動(dòng)機(jī)引線。然而，節(jié)點(diǎn)A處的信號可能有 些噪聲。因此，在測量之前優(yōu)選對該信號濾波。在一些實(shí)施例中，濾波器 與圖5所示的濾波器283類似?？梢栽诠?jié)點(diǎn)B處的濾波器輸出端處測量濾 波后的信號。
濾波器283 (圖5)是R-C濾波器，在對節(jié)點(diǎn)B處的電壓進(jìn)行監(jiān)測之前 將其初始化到大約為地電壓。當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電時(shí)，控制器17向晶體管284的 基極施加電壓。這允許電流流經(jīng)晶體管284，并且電容器287將處于放電狀 態(tài)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)，控制器17使晶體管284的基極接地，并且晶體管284 停止導(dǎo)通。此時(shí)，濾波器283充當(dāng)著簡單的R-C濾波器，總電阻等于電阻 器285和286之和。該電路的時(shí)間常數(shù)優(yōu)選小于電動(dòng)機(jī)155的L/R電感時(shí) 間常數(shù)。在一些實(shí)施例中，該時(shí)間常數(shù)小于電動(dòng)機(jī)155的L/R時(shí)間常數(shù)的 十分之一。
圖6A和圖6B示出了電動(dòng)機(jī)過載檢測電路275 (圖5)的示例性電壓特 性圖(分別為300和305)。圖6A示出了FET 280的柵極在一定時(shí)間段310 上的電壓測量值，而圖6B示出了在同一時(shí)間段310上節(jié)點(diǎn)A處的電壓測量 值。該時(shí)間段310對應(yīng)于電動(dòng)機(jī)單次斷電前后的時(shí)間。當(dāng)向FET 280的柵 極施加第一電壓315 (例如V。。時(shí)，F(xiàn)ET 280導(dǎo)通，并且電動(dòng)機(jī)155通電。 因此，如圖6B所示，在節(jié)點(diǎn)A處測量的電壓與電源電壓僅相差一伏的一小 部分(軌跡320)。節(jié)點(diǎn)A處測量的電壓與電源電壓之間的差是與FET 280 的電阻相關(guān)的較小電壓(VDR。P)，在一些情況下該電阻為幾個(gè)毫歐。
返回參照圖6A，在時(shí)間TSWITCH，向FET 280的柵極施加第二電壓325 (例
如V。印)。此時(shí)，F(xiàn)ET 280關(guān)斷，這有效地使電動(dòng)機(jī)155斷電。在向FET 280 的柵極施加第二電壓325的時(shí)刻Tsw，，在節(jié)點(diǎn)A處測得的電壓(即被監(jiān)測 電壓)降低到二極管鉗位電壓330,如前所述，該二極管鉗位電壓330大致 等于負(fù)的二極管正向電壓降(V )，如圖6B所示。
在電動(dòng)機(jī)155斷電后，流經(jīng)二極管的電流最終下降到零。當(dāng)不再有電 流流經(jīng)二極管165時(shí)，節(jié)點(diǎn)A處測得的電壓從二極管鉗位電壓值330開始 上升。相應(yīng)地，電壓從二極管鉗位值330開始上升所需的時(shí)間隨電動(dòng)機(jī)負(fù) 載的不同而有所不同。例如，較大的電動(dòng)機(jī)負(fù)載本質(zhì)上需要電動(dòng)機(jī)155中 提供較大電流。相應(yīng)地，電壓從二極管鉗位電壓330離開需要較長的時(shí)間 段，這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)電流在較長時(shí)間段內(nèi)流經(jīng)二極管165。類似地，較小的 負(fù)載使電壓從二極管鉗位電壓330離開的時(shí)間段較短。因此，較長的時(shí)間 段可以表示過載狀況。
圖6B示出了三個(gè)時(shí)間段，包括(T艦MAL) 335、 (TREF) 340和(T麵,) 345，它們對應(yīng)于正常時(shí)間段、參考時(shí)間段和過載時(shí)間段。時(shí)間段335-345 表示節(jié)點(diǎn)A處測得的電壓從二極管鉗位電壓330開始上升并到達(dá)參考電壓
(如箭頭246所示)所需的時(shí)間，在圖示的情況下，該參考電壓是接地電 壓或零伏。短劃線350提供了電動(dòng)機(jī)工作在正常負(fù)載參數(shù)下的示例，被監(jiān) 測電壓330上升到零伏需要第一時(shí)間段或正常時(shí)間段(T,J 335。另一方 面，對于過載的電動(dòng)機(jī)，被監(jiān)測電壓330上升到零伏需要較長的時(shí)間段
(T,圓)345，如實(shí)線355所示。例如，參考時(shí)間段(TREP) 340可以對應(yīng)
于用于判斷電動(dòng)機(jī)是否處于過載狀況的界限標(biāo)準(zhǔn)。
圖6B所示的電壓軌跡對應(yīng)于在節(jié)點(diǎn)A處監(jiān)測的電壓。如果使用了濾波 器283，那么在節(jié)點(diǎn)B處監(jiān)測的電壓將與圖6B所示的在Tsw，之前的時(shí)間內(nèi) 監(jiān)測的電壓不同，此時(shí)將等于地電壓加上小的晶體管電壓降。在TsmcH之后， 它將接近于圖6B所示的電壓。
圖6A和圖6B所示的電壓軌跡對應(yīng)于單次斷電事件，示出了在未對電 動(dòng)機(jī)重新通電的情況下FET 280的柵極電壓和被監(jiān)測電壓230的特性。圖 6B所示的實(shí)線355對應(yīng)于過載狀況的電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電壓軌跡，這是因?yàn)樵?大多數(shù)實(shí)施例中不會(huì)對這種狀況下的電動(dòng)機(jī)重新通電。圖6B中未示出的是 反電動(dòng)勢電壓隨著電動(dòng)機(jī)速度的改變而形成的最終變化。隨著電動(dòng)機(jī)速度
減慢并最終停止，反電動(dòng)勢值348將下降到零，并且實(shí)線將會(huì)逐漸接近地 電壓，或0伏。
圖6C和圖6D示出了電動(dòng)機(jī)在正常負(fù)載狀況下的(FET 280)柵極電壓 和被監(jiān)測電壓330的軌跡，包括圖6A和圖6B中所示的斷電事件和重新通 電事件。當(dāng)控制器17檢測出在小于參考時(shí)間T^的時(shí)間T,^之內(nèi)被監(jiān)測電 壓330與參考電壓(在該示例中等于地或O伏)相交時(shí)，如圖6B中的短劃 線350所示，判定電動(dòng)機(jī)處于正常負(fù)載狀況下，并因此使電動(dòng)機(jī)重新通電。 為此，它向FET 280的柵極施加電壓V。N，使FET 280返回到導(dǎo)通狀態(tài)。被 監(jiān)測電壓再次升高到電源電壓Vs減去對應(yīng)于FET 280的電阻的小的值V,。 只要發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)155處于正常負(fù)載狀況下，就每隔一定時(shí)間間隔重復(fù)以下 事件序列，該事件序列由電動(dòng)機(jī)斷電、監(jiān)測節(jié)點(diǎn)A處的電壓、對該電壓與 參考電壓相交進(jìn)行定時(shí)、以及電動(dòng)機(jī)重新通電構(gòu)成。
根據(jù)FET 160和280的構(gòu)造，圖4A、圖4C、圖6A和圖6C所示的開關(guān) 特性將有所變化。因此，對于第一電壓和第二電壓215、 315和225、 325， 可以使用不同的電壓量。例如，如果使用電荷泵來提高柵極電壓，使其超 過電源電壓，則可以將N溝道FET用作高壓側(cè)開關(guān)。如圖4A所示，使FET 160 導(dǎo)通的柵極電壓215高于使FET關(guān)斷的電壓225。
圖7示出了一個(gè)轉(zhuǎn)矩曲線400，該轉(zhuǎn)矩曲線400表示電動(dòng)機(jī)155的轉(zhuǎn)矩 與圖4B定義的時(shí)間段235-245之間的關(guān)系。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以構(gòu)造 出與轉(zhuǎn)矩曲線400類似的另一個(gè)轉(zhuǎn)矩曲線(未示出)來表示電動(dòng)機(jī)155的 轉(zhuǎn)矩與圖6B定義的時(shí)間段335-345之間的關(guān)系。轉(zhuǎn)矩曲線400通常是非線 性的。如圖4B所示，正常時(shí)間段(T鵬亂)235和過載時(shí)間段(T眺畫D) 245 分別對應(yīng)于電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩405和電動(dòng)機(jī)過載轉(zhuǎn)矩410。在一些實(shí)施例中， 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩405是銘牌轉(zhuǎn)矩值，或者更簡單地，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩405是電動(dòng)機(jī)155 在正常工作狀況下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩?？蛇x地，過載轉(zhuǎn)矩410代表可以導(dǎo)致電動(dòng) 機(jī)155發(fā)生故障的轉(zhuǎn)矩的量。例如，如果電動(dòng)機(jī)155在一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了 過載轉(zhuǎn)矩410，那么電動(dòng)機(jī)155的溫度會(huì)升高，這導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)155的部件受 損。如果造成了足夠大的損壞，電動(dòng)機(jī)155就會(huì)發(fā)生故障。參考時(shí)間(TREF) 240對應(yīng)于電動(dòng)機(jī)極限轉(zhuǎn)矩。小于該值的轉(zhuǎn)矩值可能會(huì)超過設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩405， 但不會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)155。
在以下的權(quán)利要求中闡述了各種實(shí)施例。
權(quán)利要求
1、一種對具有多條引線的直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載進(jìn)行監(jiān)測的方法，所述方法包括首先使所述電動(dòng)機(jī)通電；以及重復(fù)執(zhí)行動(dòng)作序列，每個(gè)動(dòng)作序列相隔第一時(shí)間間隔，每個(gè)動(dòng)作序列包括通過中斷流經(jīng)所述多條引線之一的電流來使所述電動(dòng)機(jī)斷電；監(jiān)測第一電壓；以及測量起始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間之間的第二時(shí)間間隔，其中所述起始時(shí)間包括使所述電動(dòng)機(jī)斷電的時(shí)間，所述結(jié)束時(shí)間包括所述第一電壓與參考電壓具有基本類似值的時(shí)間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一電壓與所述參考電壓具 有基本類似值的時(shí)間表示所述電流停止流經(jīng)所述電動(dòng)機(jī)的時(shí)間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述動(dòng)作還包括 將所述第二時(shí)間間隔與參考時(shí)間間隔比較；以及基于所述第二時(shí)間間隔來判斷所述電動(dòng)機(jī)是否處于過載狀況，其中將 長于所述參考時(shí)間間隔的時(shí)間間隔認(rèn)為是過載狀況，而將短于所述參考時(shí) 間間隔的時(shí)間間隔認(rèn)為是正常狀況。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述動(dòng)作還包括 如果所述電動(dòng)機(jī)處于正常狀況下，則使所述電動(dòng)機(jī)再次通電；以及 如果所述電動(dòng)機(jī)處于過載狀況下，則保持所述電動(dòng)機(jī)斷電。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述動(dòng)作還包括 如果所述電動(dòng)機(jī)處于正常狀況下，則使所述電動(dòng)機(jī)再次通電；以及 如果所述電動(dòng)機(jī)處于過載狀況下，則在第三時(shí)間間隔之后使所述電動(dòng)機(jī)再次通電。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征還在于所述第一時(shí)間間隔短 于過載狀況對所述電動(dòng)機(jī)造成永久損壞所需的時(shí)間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中第四時(shí)間間隔是所述電動(dòng)機(jī)初始 通電的時(shí)間與所述動(dòng)作序列最早發(fā)生的時(shí)間之間的間隔，并且所述第四間 隔足以使所述電動(dòng)機(jī)基本加速到其穩(wěn)定速度，但其短于過載狀況對所述電 動(dòng)機(jī)造成永久損壞所需的時(shí)間。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中第四時(shí)間間隔是所述電動(dòng)機(jī)初始 通電的時(shí)間與所述動(dòng)作序列最早發(fā)生的時(shí)間之間的間隔，并且所述第四間 隔足以使所述電動(dòng)機(jī)基本加速到其穩(wěn)定速度，但其短于過載狀況對所述電 動(dòng)機(jī)造成永久損壞所需的時(shí)間，并且其中所述第三時(shí)間間隔至少為所述第 四時(shí)間間隔的五倍。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中所述第四時(shí)間間隔小于所述 第一時(shí)間間隔。
10、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一電壓表示被中斷的電 動(dòng)機(jī)引線的電壓。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一電壓是濾波器的輸出， 所述濾波器的輸入是所述被中斷的電動(dòng)機(jī)引線的電壓。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述參考電壓大致等于未中斷 的電動(dòng)機(jī)引線的電壓。
13、 一種電動(dòng)機(jī)負(fù)載監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)被配置成監(jiān)測具有第一電動(dòng)機(jī) 引線和第二電動(dòng)機(jī)引線的直流電動(dòng)機(jī)，所述第一電動(dòng)機(jī)引線和第二電動(dòng)機(jī) 引線被配置成耦合到電源，所述系統(tǒng)包括被配置成耦合在所述電源與所述第一電動(dòng)機(jī)引線之間的開關(guān)； 所述第一電動(dòng)機(jī)引線與所述第二電動(dòng)機(jī)引線之間的回掃電流路徑；以及控制器，其被配置成耦合到所述開關(guān)，接收被監(jiān)測電壓，間歇性地通 過控制所述幵關(guān)來使所述電動(dòng)機(jī)斷電并測量起始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間之間的時(shí) 間間隔，其中所述起始時(shí)間包括使所述電動(dòng)機(jī)斷電的時(shí)間，所述結(jié)束時(shí)間 包括所述被監(jiān)測電壓與參考電壓具有基本類似值的時(shí)間。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的負(fù)載監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述被監(jiān)測電壓與所 述參考電壓具有基本類似值的時(shí)間表示所述電流停止流經(jīng)所述回掃路徑的時(shí)間。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的負(fù)載監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述被監(jiān)測電壓表示 所述第一電動(dòng)機(jī)引線上的電壓。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的負(fù)載監(jiān)測系統(tǒng)，還包括耦合到所述第一電 動(dòng)機(jī)引線的濾波器，并且其中所述被監(jiān)測電壓包括所述濾波器的輸出端上 的電壓。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的負(fù)載監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述參考電壓大致等 于所述第二電動(dòng)機(jī)引線上的電壓。
18、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的負(fù)載監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述電動(dòng)機(jī)是有電刷 的直流電動(dòng)機(jī)或機(jī)械換向的直流電動(dòng)機(jī)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的負(fù)載監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述第一引線是低壓 引線。
20、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的負(fù)載監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述第一引線是高壓 引線。
21、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的負(fù)載監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述開關(guān)是晶體管。
22、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的負(fù)載監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述開關(guān)還用于速度 控制。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的負(fù)載監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述速度控制具有脈 寬調(diào)制類型。
24、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的負(fù)載監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述回掃電流路徑包 括二極管。
25、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的負(fù)載監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述回掃電流路徑包 括晶體管。
26、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的負(fù)載監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述控制器是可編程 器件。
27、 一種汽車引擎冷卻系統(tǒng)，包括具有第一電動(dòng)機(jī)引線和第二電動(dòng)機(jī)引線的電動(dòng)機(jī)，所述第一電動(dòng)機(jī)引 線和第二電動(dòng)機(jī)引線被配置成耦合到電源；被配置成耦合在所述電源與所述第一電動(dòng)機(jī)引線之間的開關(guān)； 所述第一電動(dòng)機(jī)引線與所述第二電動(dòng)機(jī)引線之間的回掃電流路徑；以及控制器，其被配置成耦合到所述開關(guān)，接收被監(jiān)測電壓，間歇性地通 過控制所述開關(guān)來使所述電動(dòng)機(jī)斷電并測量起始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間之間的時(shí) 間間隔，其中所述起始時(shí)間包括使所述電動(dòng)機(jī)斷電的時(shí)間，所述結(jié)束時(shí)間 包括所述被監(jiān)測電壓與參考電壓具有基本類似值的時(shí)間。
28、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述被監(jiān)測電壓表示所述第一 電動(dòng)機(jī)引線上的電壓。
29、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，還包括耦合到所述第一電動(dòng)機(jī)引線 的濾波器，并且其中所述被監(jiān)測電壓包括所述濾波器的輸出端上的電壓。
30、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述參考電壓大致等于所述第 二電動(dòng)機(jī)引線的電壓。
31、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述電動(dòng)機(jī)是有電刷的直流電 動(dòng)機(jī)或機(jī)械換向的直流電動(dòng)機(jī)。
32、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述開關(guān)是晶體管。
33、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述開關(guān)還用于速度控制。
34、 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述速度控制具有脈寬調(diào)制類型。
35、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，還包括連接到所述電動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇。
全文摘要
檢測過載狀況的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，一種監(jiān)測直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載的方法包括間歇性地使所述電動(dòng)機(jī)斷電；監(jiān)測第一電壓；以及測量起始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間之間的第一時(shí)間間隔，其中所述起始時(shí)間包括使所述電動(dòng)機(jī)斷電的時(shí)間，所述結(jié)束時(shí)間包括所述第一電壓與參考電壓具有基本類似值的時(shí)間。
文檔編號H02P29/02GK101379691SQ200780004337
公開日2009年3月4日 申請日期2007年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月4日
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