CN102187565B - 用于控制电气/机械系统中功率平衡的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种电整流致动器和控制系统具有定子和相对于定子可移动的杆。可随杆移动的多个磁体提供第一磁通量，在定子上限定的至少一个线圈中的电流提供第二磁通量。响应于第一输入而控制第二磁通量，使得第二磁通量具有相对于第一磁通量的预定的相位。响应于第二输入而控制第二磁通量，使得第二磁通量相对于第一磁通量的相位从该预定的相位变化。

Description

用于控制电气/机械系统中功率平衡的系统和方法

技术领域

本说明书描述具有至少三点式功率接口的电气/机械系统。

背景技术

参见图1和图2，这种系统的例子包括从放大器34通过交流电力供电的一个或多个线性致动器系统10，放大器34由例如电池11之类的直流(DC)电源供电。如下面更加具体的描述，致动器系统10包括具有一组线圈绕组的定子和杆。杆可以是具有永磁体组的柱塞。控制系统限定将施加于线圈绕组的电流模式，从而限定跨线圈绕组和杆上的一系列磁体之间间隙的磁通量密度，从而产生力来移动用于移动的磁体线性致动器的杆。杆相对于线圈的移动限定了致动器机械功率，这在2处示出。电池11通过DC总线13施加于线圈的功率在4处示出，而耗散功率(包括在线圈中耗散的功率、电机中的磁芯损耗以及放大器中的功率电子器件损耗)在6处示出。功率流2、4和6限定了致动器系统10与致动器外部世界之间的三点式功率接口。

应当理解，跨三点式功率接口的功率的总和必须为零，即，流入致动器系统的功率必须与流出的功率平衡。如图2所示及下面更为具体的描述，耗散功率6总是从致动器系统流出，而致动器机械功率2和DC总线功率4中的每一个可以流入或流出致动器系统。如果出现使流入致动器的功率流大于流出致动器系统的耗散功率的机械事件，那么DC总线功率4将流出致动器系统到DC总线上。这在本文中所指的是再生事件。应当理解，再生可以具有将电流施加回电池11并从而对电池11再充电的效果，但是如果再生电流足够高，再生可能损坏电池。

发明内容

在控制具有定子、杆、多个磁体和至少一个线圈的整流致动器的方法的一个实施例中，接收第一输入和第二输入，其中，杆在定子和杆之间的接口处相对于定子可移动，该多个磁体随杆可移动且相对于接口部署使得该多个磁体提供在幅度和方向上沿接口变化的第一磁通量，该至少一个线圈相对于接口限定在定子上使得施加于该至少一个线圈的电流提供响应于电流的变化而在幅度和方向上沿接口变化的第二磁通量。作为对第一输入的响应，控制第二磁通量从而使得第二磁通量具有相对于第一磁通量的预定的相位。作为对第二输入的响应，并且相对于第一输入可变化地，控制第二磁通量从而使得第二磁通量相对于第一磁通量的相位从预定的相位移位。

在控制具有定子、杆、多个磁体、至少一个线圈和电池的整流致动器的方法的另一实施例中，以可变的电平跨至少一个线圈施加电压，其中，杆在定子和杆之间的接口处相对于定子可移动，该多个磁体随杆可移动且相对于接口部署使得该多个磁体提供在幅度和方向上沿接口变化的第一磁通量，该至少一个线圈相对于接口部署在定子上从而使得施加于该至少一个线圈的电流提供响应于电流的变化而在幅度和方向上沿接口变化的第二磁通量，该电池具有电压。杆和定子之间的相对位置是确定的。接收第一和第二输入。响应于相对位置和第一输入而控制可变的电平，从而提供在至少一个线圈上的电流相对于第一磁通量和第二磁通量的q轴分量。响应于第二输入而控制可变的电平，从而提供在至少一个线圈上的电流相对于第一磁通量和第二磁通量的d轴分量。

在另一种实施例中，电整流致动器和控制系统包括定子和杆，杆在定子和杆之间的接口处相对于定子可移动。多个磁体随杆可移动。该多个磁体相对于接口布置使得该多个磁体提供在幅度和方向上沿接口变化的第一磁通量。至少一个线圈相对于接口部署在定子上使得该至少一个线圈上的电流提供响应于电流的变化而在幅度和方向上沿接口变化的第二磁通量。可变的放大器在至少一个线圈上施加变化的电流，该电流包括相对于第一磁通量和第二磁通量的q轴分量和相对于第一磁通量和第二磁通量的d轴分量。控制电路响应于第一输入而限定q轴分量，并且响应于第二输入、相对于q轴分量可变化地限定d轴分量。

在又一种实施例中，一种车辆中的设备和控制系统，用于主动悬挂车辆中的设备，包括如下设备，该设备响应于对车辆施加的力或由车辆施加的力而相对于车辆来改变位置。电整流致动器包括定子和杆，杆在定子和杆之间的接口处随定子可移动。多个磁体随杆可移动。该多个磁体相对于接口部署使得该多个磁体提供在幅度和方向上沿接口变化的第一磁通量。至少一个线圈相对于接口部署在定子上从而使得该至少一个线圈上的电流提供响应于电流的变化而在幅度和方向上沿接口变化的第二磁通量。杆与设备机械连通使得通过杆在设备和至少一个线圈之间施加力。可变的放大器在至少一个线圈上施加变化的电流，该电流包括相对于第一磁通量和第二磁通量的q轴分量以及相对于第一磁通量和第二磁通量的d轴分量。控制电路响应于第一输入而限定q轴分量，并且响应于第二输入、相对于q轴分量可变化地限定d轴分量。

附图说明

本发明的完整且可行的公开包括对于本领域普通技术人员而言其最优的模式，在本说明书的其余部分中将更为具体地阐述该公开，说明书参考了下列附图，其中：

图1为现有技术中悬架致动器系统的示意图；

图2为现有技术中悬架致动器系统的示意功率流程图；

图3为图示出根据本发明一种实施例的致动器系统的示意框图；

图4为图3中所示系统表现出的磁通量密度的波形图；

图5为如图3中系统表现出的磁通量密度的波形图；

图6为可应用于图3所示系统的相力常数的图形表示；

图7为用于致动器电路的相图；

图8为用于致动器电路的相图；

图9为用于根据图3所示系统的致动器电路的相图；

图10为受如图3所示系统影响的步骤的功能框图；以及

图11为受如图3所示系统影响的步骤的功能框图。

本说明书和附图中重复使用的参考符号意在表示本发明的相同或类似的特征或元件。

具体实施方式

具体地参考本发明的某些实施例，在附图中图示了实施例的一个或多个例子。通过对本发明进行说明而非对本发明进行限制的方式提供每个例子。实际上，在不背离本发明的范围或精神的情况下可以对本发明进行修改和变化，这对于本领域技术人员而言是显然的。例如，图示为或描述为一种实施例的一部分的特征可以用于另外一种实施例以产生又一实施例。因而，本发明意在覆盖位于包括所附权利要求书在内的本公开的范围内的这种修改和变化。

尽管本说明书中呈现的实施例是在线性致动器的情形下描述的，但应当理解这仅是为了示例的目的，而且本领域技术人员根据本公开应当理解，本文中描述的系统和方法可以采用其他的电气/机械设备和布置来实施。因而，例如尽管本文所论述的致动器为线性致动器，杆为线性柱塞，应当理解致动器可以是旋转电机，而杆可转动，或者可以响应于力而实施螺母/螺纹螺杆动作而非直接线性移动。参见图3，线性致动器10可包括定子16和杆，在本实施例中杆为相对于定子16在轴向14上往复地线性可移动的柱塞12。箭头14在图3(以及图1中)中用粗体示出从而指示直接的机械连接，在这种情形下(例如)是柱塞12和车辆悬架15之间的直接的机械连接，从而使得柱塞12和车辆悬架15可在14示出的往复方向上一起移动。定子16可固定于致动器壳体(未示出)，壳体围绕柱塞和定子且固定于车辆底盘25，如图3(以及图1中)粗线示出地介于致动器和车辆底盘之间。如下文所述，柱塞12和定子16可以以两极配置的方式布置，虽然应当理解这仅仅是为了说明的目的，然而可以采用四极布置及更高阶的布置。柱塞12可以包括非磁性棒18和轴向磁化的柱形永磁体20，永磁体20绕柱塞固定并且沿方向14更替极性，导致生成磁通线22。柱塞还可以包括位于磁体之间的柱形磁极片24。在另一种实施例中，致动器为双面线性电机，并且柱塞包括矩形磁极片24和矩形永磁体20，该永磁体被磁化使得气隙磁通密度垂直于由气隙限定的直线。尽管本实施例中描述的是移动的磁体线性致动器，应当理解这仅为了示例的目的，而且本领域技术人员根据本发明的公开应当理解本文中描述的系统和方法可采用下述致动器来实施，该致动器具有附带至少一个线圈的定子和附带至少一个永磁体的杆，定子和杆相对彼此以线性或旋转方式移动(移动线圈或移动磁体)。尽管在本实施例中描述的是三相致动器，本领域技术人员根据本公开应当理解在本文中描述的系统和方法可以采用不同数目的致动器相位(例如二相，四相等)来实施。

定子16可包括成对的非磁性柱形座圈26和6个线圈28a、30a、32a、28b、30b和32b构成的三相绕组。应当很好理解，每对绕组28a/28b、30a/30b、32a/32b中的线圈彼此之间可以缠绕和电连接，从而增加两个线圈之间的、由两个线圈响应于通过相应导线28c、30c或32c从反相器34递送至线圈的交流(AC)电流而产生的磁通量。反相器34可以通过DC总线13从DC电源11获取三路AC电流信号，每路信号与其他两路信号中的每一路的电学相位差为120°，并且将信号分别施加于导线28c、30c和32c。更为具体地，在图示的实施例中，如果激活定子从而将柱塞12向右移动(在图3示出的视图中)，则线路30c上的信号滞后于线路28c上的信号120°，而线路32c上的信号滞后于线路30c上的信号120°，然而如果激活定子线圈从而将柱塞12向左移动，则线路30c上的信号超前于线路28c上的信号120°，而线路32c上的信号超前于线路30c上的信号120°。

图4图示了当柱塞12相对于定子以任一轴向14移动时，定子和柱塞之间的气隙内的柱塞的永磁体在与定子上给定点(例如绕组28a处)对准的点处所贡献的气隙磁通密度。图4中的点35表示定子绕组28a在图3所示的其位置上的气隙磁通密度。在36处，柱塞12在方向14之一上移动使得绕组28a直接抵抗下一个出现的磁极片24，而在38处，柱塞12继续其移动使得绕组28a直接抵抗第二个出现的磁极片。因而，在40处表示柱塞12上永磁体的磁极距。

图5图示了当柱塞12以如图4所示磁通密度曲线所反映的相同轴向移动时，定子和柱塞之间的气隙内的绕组28a在与柱塞给定点(例如磁极片24’处)对准的点处所贡献的气隙磁通密度。如下文更为具体地描述，系统可包括线性编码器62和控制系统21，使得线性编码器检测柱塞12相对于定子16的位置，并且提供柱塞相对于控制系统21的相对位置，该相对位置确定了由反相器34施加至线圈28a的变化电压信号所导致的通过导线28c的电流信号的“d轴”和“q轴”分量的幅度，或者在另一种实施例中的该电流信号的幅度和相对相位(即：相对于q轴相位的相移)。如图4和图5对比示出，控制系统21可以控制线圈28a上的电流信号，该电流信号产生相对于移动的柱塞12的、具有与图4曲线相同正弦波形的气隙磁通密度曲线，但在这个情形中有90°相位偏移。在本领域中应当理解，在理想状况下线圈28a(以及，因而同样地线圈28b)的90°相位偏移电流信号导致来自线圈28a的磁力最有效地应用于在方向14上移动的柱塞12。然而，同样应当理解，在向实际电机/线性致动器输入的线圈电流中的最有效的相移可能多少与90°不同。用于校准致动器线圈电流的方法应当很好理解，因而本文中不再描述。因此，应当理解对于任何给定的永磁体致动器，无论是旋转电机还是线性致动器，存在导致定子和磁体之间的力的最有效应用的位置相移(该位置相移位于当磁体和定子相对于彼此移动时由永磁体相对于定子所贡献的气隙磁通密度所限定的曲线与相对运动期间定子线圈相对于永磁体所贡献的气隙磁通密度所限定的曲线之间)。以产生磁通量密度曲线之间的这一相移(即位置相位)的这种相位(即电学相位)向致动器线圈施加的电流被称为“q轴”电流。仅用于说明目的，在图4和图5中呈现了理想状况，并且因而在本文中描述的示例性位置q轴相位在图5中所示有相对于图4的90°的相移处，但是应当理解对于给定致动器而言，依据已知的原理和方法，实际的q轴相位可能与90°不同。应当理解，q轴相位通常针对给定电机设计来限定，并随之对那种类型的所有后续电机采用那种额定值，即使对于给定的单个电机而言q轴相位可以更为精确地限定亦是如此。本公开包含限定q轴相位的这类方法。

由线圈中电流流动导致的柱塞12和定子16之间的力(F_out)通过下列式子给出：

F_out＝ia(x)*Kfa(x)+ib(x)*Kfb(x)+ic(x)*Kfc(x)，其中

ia(x)：线圈28a和28b上的电流信号

Kfa(x)：绕组28a/28b的相力常数

ib(x)：线圈30a和30b上的电流信号

Kfb(x)：绕组30a/30b的相力常数

ic(x)：线圈32a和32b上的电流信号

Kfc(x)：绕组32a/32b的相力常数

x：柱塞12沿轴向14相对于定子16的位置

如上所说明地，控制每个电流信号ia(x)、ib(x)和ic(x)使得接收电流信号的线圈(相对于柱塞)产生限定具有与由柱塞的永磁体限定的气隙磁通量密度曲线相同的形状的曲线的气隙磁通量密度，随着柱塞和定子相对于彼此移动相应的线圈观察到该曲线，但是该曲线在相位上相对于永磁体磁通曲线相移90°(如果处于如上面所述的理想状况下的位置q轴相位)。由于线圈和永磁体设置成使得由成对线圈28a/28b、30a/30b和32a/32b从柱塞观察到的相应气隙磁通量曲线彼此偏移120°，所以电流信号ia(x)、ib(x)和ic(x)在相位上彼此间隔120°，各电流信号相对于其相应的来自柱塞的气隙磁通量曲线偏移120°。如上所述，气隙磁通量曲线形成正弦波，并且在线圈28a/28b上控制的电流信号ia(x)可以由下列式子描述：

ia(x)＝Ia*sin(2*pi*x(2*mp)+phase_shift)，其中

Ia：电流ia(x)的最大幅度

x：柱塞12沿轴向14相对于线圈28a/28b的相对位置

mp：磁距或极距40

phase_shift：相对于导致所得到的气隙磁通量密度曲线的位置q轴相位的电学q轴相位的相移(在图5中示出的曲线中，phase_shift是0)。

控制系统限定1a(或者直接限定，或者通过对q轴电流分量和d轴电流分量的幅度的限定而限定)，从而如下所述地向柱塞施加期望的力。针对ib(x)和ic(x)的式子类似于ia(x)式子并因而不予描述。注意，“x”是柱塞和相应的线圈之间的相对位置。相对位置“x”可以视为柱塞上任意选择的点和当线圈对28a/28b上的电流ia(x)在曲线上最大值处时对准的线圈(也即x＝0)中的一个之间的轴向距离，该曲线上的最大值描述了当phase_shift为0时的q轴电流。还应注意，用于针对其他两个线圈的电流的式子相应地将“2*pi*x/(2*mp)”项偏移120°和240°，从而描述电流信号中的三相120偏移。对于柱塞和定子之间的任意相对位置“x”而言，电流函数ia(x)、ib(x)和ic(x)限定了在相应线圈对上应控制的电流，从而施加期望的力。如果柱塞和定子相对于彼此移动，则电流信号将根据它们的正弦函数变化，但是如果柱塞和定子相对于彼此位置固定，则将施加由电流函数限定的恒定电流。实际的电流函数取决于整流方案。例如，梯形整流将导致不同于理想正弦函数的实际的电流函数，并且此处描述的正弦函数用于说明的目的。

由致动器的磁体设计确定相力常数Kfa(x)，并且相力常数Kfa(x)具有牛顿/安培的单位。相力常数优选地是正弦波或类似于正弦波，尽管在高电流水平处该函数可以变得更为复杂。对于正常的电流水平(也即，应当很好理解地，当致动器护铁不是重度饱和时)而言，并且在如上所述的理想情况中，线圈对28a/28b、30a/30b和32a/32b的相应相力常数通过下列式子来限定：

Kfa(x)＝KFA*sin(2*pi*x/(2*mp))

Kfb(x)＝KFB*sin(2*pi*x/(2*mp)-2*pi/3)

Kfc(x)＝KFC*sin(2*pi*x/(2*mp)-4*pi/3)，其中

x：柱塞12沿轴向14相对于线圈对28a/28b、30a/30b和32a/32b的相对位置

mp：磁距或极距40

KF(_A-C)：取决于致动器设计的常数

应当很好理解用于确定实际状况下的相力常数的方法，并且因而不详细描述。然而应当理解，尽管在此处描述了针对相力常数的理想例子，但这仅用于示例性目的，而相力常数可以在致动器设计中由已知方法限定。

如上面的式子所反映的，当phase_shift是0时(也即当ia(x)、ib(x)和ic(x)完全对应于q轴电流时)，ia(x)与Kfa(x)同相，ib(x)与Kfb(x)同相，ic(x)与Kfc(x)同相。柱塞和定子之间的力F_out是各电流信号乘以其对应相力常数的乘积的求和。图6示出了由ia(x)和Kfa(x)所贡献的F_out的一部分。应当理解，由于ia(x)完全包括q轴电流，所以力曲线具有使得整个力曲线为正且频率加倍的直流偏移。由ib(x)和Kfb(x)以及ic(x)和Kfc(x)贡献的F_out的其余两个分量具有与图6中所示的相同形状的曲线，但是它们彼此偏移120°且相对于由ia(x)和Kfa(x)贡献的分量偏移120°。作为三个分量求和的F_out是恒定力，并且因此三相致动器10通过将三相电流ia(x)、ib(x)和ic(x)应用至相应的线圈对来向柱塞12施加恒定力。

将非零的phase_shift添加至电流ia(x)使得ia(x)曲线的相位相对于其相力常数曲线移位，从而降低了图6中所示的力曲线的直流偏移，使得力曲线的一部分为负。当相同的phase_shift施加至其他两个电流信号ib(x)和ic(x)中的每一个时，在它们相应的力曲线中出现了直流偏移的相同降低。三种力曲线的求和仍为恒定的F_out，但是恒定的F_out的值低于当phase_shift是0时的值。当phase_shift是90°时，也即当线圈电流信号产生的气隙磁通量密度曲线与其对应的来自柱塞永磁体的气隙磁通量密度曲线相位差为180°时，F_out为0。然而与电学q轴相位类似地，在出现线圈电流的最低效率应用情况下的特定phase_shift将有可能稍微不同于理想的90°移位。相对于q轴电流的这种电学相移下的电流称为“d轴”电流。已知将d轴电流分量应用于驱动在磁场减弱的、稳定状态类型的环境中操作的电机，从而无需使用较高电压供应即可扩展电机的上限速度范围。尽管在这个例子中描述了具有多个永磁体的柱塞，但是本领域技术人员根据本公开应该理解本文中描述的系统和方法可以使用具有多个磁体的杆实施，其中磁体中的一些或者全部可以是永磁体或是电磁体。

应当理解，线圈电流可以通过单独的线圈电流ia(x)、ib(x)和ic(x)来描述，或者通过q轴分量iq(x)和d轴分量id(x)来描述。应当很好理解这些描述之间的同步坐标变换：

iqs(x)＝ia(x)，                        以及

ids(x)＝ib(x)*1/(3)1/2-ic(x)*1/(3)1/2  以及

I_q(x)＝iqs(x)*(cos(phase)-sin(phase))，以及

I_d(x)＝ids(x)*(sin(phase)+cos(phase))，其中

Phase(相位)：phase_shift，

iqs(x)：静止参考坐标系中的q轴电流，

ids(x)：静止参考坐标系中的d轴电流，

I_q(x)：旋转参考坐标系中的q轴电流，以及

I_d(x)：旋转参考坐标系中的d轴电流。

在线圈电流信号ia(x)、ib(x)和ic(x)整个包括d轴电流的情形下，定子线圈不向柱塞施加净力，或者向柱塞施加系统可应用力的可能范围内的最小力。如果在线圈上的被控制的电流包括q轴电流和d轴电流的混合，并且如果最大瞬态电流值Ia、Ib和Ic在三种情形中相同，则致动器向柱塞施加幅度在随着完全d轴电流产生的最小力和随着完全q轴电流产生的最大力之间的力。注意，因为最大电流在三种情形中保持相同(也即完全q轴电流、完全d轴电流以及混合的q轴和d轴电流)，所以致动器在所有三种情形中消耗相同量的功率。

针对一种示例性布置以及将在下文中更详细描述地，现在假设致动器10是车辆悬架系统的一部分，使得柱塞12直接连接到车轮组件15或用于座椅的悬架系统，并且定子16足够靠近座椅，从而使得热量从定子16传送至座椅。在正常情况下，电机控制系统17(图1)和21感测柱塞12的位置和/或速度并通过去往反相器34的对应的指令19来确定向柱塞施加的矫正力，指令19导致车轮悬架或座椅的响应，该响应改进车辆的操纵和/或使乘坐于座椅的车辆操作员舒适，或对座椅悬架模块或致动器加热以将其温度提升至合适的操作温度，例如当环境温度低于悬架模块正常操作温度时(诸如为0℃)。可以通过处理器58确定力矫正，但是在另一种实施方式中由单独的处理器确定，该单独的处理器向处理器58提供力命令。在例如共同未决的、于2004年10月29日提交的、名称为“ActiveSuspending”的美国专利申请10/978,105中描述了一种用于确定和向车辆中的座椅施加这种期望力的系统，该申请全文在此通过引用并入本文。具体矫正算法本身并不是这个实施例的一部分，因而对于算法本身的详细论述在此省略。然而，在控制系统17或21激活期间的任何给定时刻，控制系统限定这种力命令，并且反相器34基于力命令限定针对相应的三相线圈对的最大瞬态电流幅度Ia、Ib和Ic(对于控制系统21，或者直接地确定或者通过确定q轴和d轴分量来确定)，这将导致待施加于柱塞的、预定的、期望的、为零或非零的力。如上所述，已知确定这种完全q轴电流的最大电流幅度。然而，在一种当前描述的实施例中，并且参考图3，如果车辆操作员激活开关来启动座椅加温功能，或者当诸如温度传感器之类的传感器检测到致动器的环境温度低于其操作温度时，向控制系统21发送座椅加热信号。控制系统21执行上面论述的控制系统17(图1)的功能，但是除此之外，作为对座椅加热请求信号的响应，控制系统21将phase_shift引入至三相电流(这也被描述为添加d轴分量)。由于如果最大电流幅度Ia、Ib和Ic保持为与当phase_shift为0时相同则phase_shift具有降低向柱塞施加的力的效果，所以最大电流幅度(Ia、Ib和Ic)可以增加足以维持由矫正算法限定的期望的力的量。在一种下文论述的具体例子中，这种效果通过以下方式来实现：确定实现期望力所需的q轴电流，以及添加d轴分量以产生附加的期望热量。也就是说，在添加d轴分量的同时维持q轴分量导致了在增大最大电流幅度的同时添加了phase_shift以维持柱塞上的期望力。

备选地，在系统通过相位而非通过d轴分量来确定phase_shift的情形下，期望的F_out、相力常数、相对的定子/柱塞位置以及极距是已知的，而限定的phase_shift下产生期望F_out所需的电流Ia、Ib和Ic可以通过上面的式子确定。因此，根据任一方法，施加d轴分量，并且在存在phase_shift/d轴分量的情况下向柱塞施加的力等于由矫正算法限定的期望力并且是致动器在不存在phase_shift/d轴分量的情况下将向柱塞施加的相同力。然而由于phase_shift/d轴分量，当实现这种相同的力时，控制系统控制用于耗散在定子线圈上的更大电流。也即，为了实现相同的力，消耗了更多的功率，从而导致产生更多的热量。

在这种示例性布置中的这种添加d轴电流的效果可以参考图2中所示的力图来描述。系统可以(以采样频率)周期性地确定依据力矫正算法的待施加于柱塞12(图3)的期望力。如上所述，这种力源自q轴电流或I_q。然而由于用户已请求座椅加热，系统也期望向致动器线圈施加预定的电流水平，从而提供由耗散功率6表示的热量。这种用于耗散的热量而不用于施加到柱塞的力的电流是d轴电流I_d。应当理解，q轴电流也对在线圈中耗散的热量作出贡献，并且q轴电流的提高(如果期望的话)可能因此用于进一步增大产生的热量，但是这也将增大向柱塞施加的力。因而，对d轴电流添加的使用使得可以产生热量，而不更改向柱塞施加的期望的力。

在这个实施例中对座椅加热的请求对应于对预定的耗散功率6的请求。应当理解，系统可以通过多个切换选择选项向用户提供在多个座椅加热水平之间的选择，每个座椅加热水平对应于相应的期望耗散功率电平6。线圈电阻已知，并且如下文描述地，处理器58估算任何给定时刻的实际耗散功率6。如果实际耗散功率低于期望耗散功率，则总电流水平IT应当增大以将耗散功率提升至期望电平。总电流水平IT是q轴电流和d轴电流的几何求和，或

I_T＝(I_q ²+I_d ²)^1/2，

其中I_q和I_d位于旋转参考坐标系中。参见线圈26a(图3)，给定瞬间的Ia(也即柱塞12(图3)相对于定子的给定位置x)可以被认为是那个瞬间那个线圈的I_T。可以类似地考虑其他两个线圈的瞬态电流Ib和Ic。如上所述，处理器58接收确定给定时刻所需的q轴电流I_q的力命令。因此，基于上述关于I_T的公式和已知的线圈电阻，处理器58确定将Ia(也即线圈26a的I_T)提升至足以产生期望耗散功率电平所需的I_d的值。I_q和I_d之间的关系限定了phase_shift。控制系统21控制悬架致动器10来得到这个phase_shift下的所确定的总电流，也即得到包括针对致动器三个线圈中每一个的这些q轴和d轴分量的总电流。由于功率可以描述为I²R，其中I是电流而R是线圈电阻，所以瞬态耗散功率6是(I_q ²+I_d ²)*R加上磁芯损耗和放大器损耗。

因此，源自q轴电流和d轴电流的瞬态耗散功率6和放大器损耗可以被视为已知的或可确定(尽管是动态)的值，正如悬架致动器10和柱塞12之间的源自q轴电流的力F_out那样。F_out对柱塞12的速度做出贡献，并因而对致动器机械功率2做出贡献，但是机械功率2的幅度和方向也显著地受向柱塞12施加的其他外部力的影响。因此，基于F_out和向致动器10施加的这些外部力，柱塞12具有相对于定子16(图3)的速度，并且这个速度限定了具有幅度和方向的致动器机械功率2(具体而言，速度乘以F_out)，也即如图2所示地，或者流入致动器10或者流出致动器10。由于三接口功率必须求和为零(也即流入致动器10的总功率必须等于流出致动器10的总功率)，上述的耗散功率和实际致动器机械功率2限定了DC总线功率4的方向和幅度。如果F_out和柱塞12的速度是相同方向的，则机械功率2流出致动器10(也即在图2中向右)，并且因而DC总线功率4必须流入致动器10并具有等于机械功率2和耗散功率6的幅度的求和的幅度。因此，电池11必须提供I_q和I_d所需的所有电流。另一方面，如果F_out和柱塞速度方向相反(也即如果力矫正算法导致控制系统和悬架致动器向柱塞施加在那一瞬间与柱塞的实际运动方向相反的力)，则致动器机械功率2流入致动器10(也即在图2中向左)。如果机械功率2的幅度小于耗散功率6的幅度，则DC总线功率4必须流入致动器10并具有等于机械功率2和耗散功率6之间幅度差值的幅度。如下文更详细地所述，在这种情形中，对致动器10而言，电池11和机械功率两者都是提供所需q轴电流和d轴电流的电流源。如果机械功率2的幅度大于耗散功率6的幅度，则DC总线功率4流出致动器10至DC总线上，使得再生事件出现。DC总线功率4的幅度是机械功率2和耗散功率6之间的幅度差值。在这种情形下，机械功率提供用于q轴电流和d轴电流的电流源，并将电流返回至DC总线上并流入电池11，使得致动器10用作发电机。

流入电池11的再生电流可以对电池再充电，并且在某种程度上是有益的。然而，再生事件可能具有如下的严重程度：将电流水平引导至DC总线上将损坏电池或降低其有效寿命。这种情形可能导致例如在致动器10是车辆悬架系统的一部分的情形中使得柱塞10直接连接至车轮组件15(在四轮驱动车辆中有四个致动器，每个车轮都有一个致动器)。定子壳体可以连接至车辆底盘25，而柱塞可以连接至车轮组件。当车辆通过道路中的减速路障或严重井眼(severe hole)时，柱塞通常在与F_out相反的方向上突然以显著的速度移动。因而，已知将基本并联的电容器(例如电容器23，如图1所示)放置在DC总线上，从而可以存储再生能量(有时称为再生脉冲)并将存储的电流放电回DC总线上。适当设计的电容器可以以这种方式有效地和可靠地操作，但是提供充足电容以容纳显著的再生事件所需的增量分量成本和额外物理体积要求可能是不期望的，尤其是在车辆应用中。

因此，如在下文中更详细描述地，控制系统21可以监测柱塞12的位置和速度，并且在检测到超过或很可能超过预定最大功率电平(或一段时间上的能量电平)的再生事件之后，增大上文论述的d轴电流分量，优选地使得DC总线功率4降低，从而使得所得到的电流将不会损坏电池系统。在存在或不存在将d轴电流施加于座椅加热的情况下，都可以实施再生补偿，这两种过程的同时应用相比于仅一种过程而言只不过是要向线圈添加更多的d轴电流。

在本领域中应当理解，任何电致动器系统都会限定通常主要因对电机或放大器的热限制所可以达到的最大输出扭矩或力。由于放大器的热量与总电流I_T成正比，所以应当理解可以限定对I_T的限制。如果对于给定电机而言，向电流添加d轴分量导致超过这个阈值的总电流I_T，则降低d轴电流增量直至总电流低于阈值。

在电流受控的整流致动器的情形下论述当前描述的实施例。应当理解，尽管当前论述主要涉及无刷DC致动器，但是本发明可以作为感应电机控制系统的一部分来实现。应当理解，在这种配置中，在依据与转子磁通校准的q轴分量来表达输出力(对于旋转AC电机而言是扭矩)时需要考虑滑动。因而，例如，本发明可以作为电流受控的整流感应AC感应电机来实施。“整流”是指基于杆(例如转子或柱塞)位置和放大器之间的关系对致动器中电流的控制。

反相器是将交流电压信号提供给线圈的放大器。对反相器占空比的调整是对放大器可变增益的调整，而给定增益导致线圈对上的交变平均电流信号。这种交变平均电流是产生图5中所示交流气隙磁通密度的交变电流信号。因而，控制电路限定了向电机线圈施加的电流信号的幅度、电流信号相对于彼此的相位、以及由电流引起的气隙磁通密度的曲线相对于由柱塞磁体形成的气隙磁通密度所限定的曲线的相位。尽管描述了电压源反相器，但是也可应用其他反相器，诸如电流源反相器。

当柱塞响应于再生事件而快速移动时，所得到的每个线圈对28、30和32的反向电动势可以是大的。在反相器向致动器线圈施加电流信号从而向柱塞施加与柱塞速度方向相反的力的情形下，该电动势抵抗由反相器向线圈施加的电压信号，并且在诸如坑洼或减速障碍之类的情形中，显著的电流(再生电流)可以通过反相器的二极管流回至DC总线上。也就是说，线圈的超前电压的显著增大显著地降低了系统位移功率因数(反相器输出电压和电流之间的时间相位关系)，从而显著增大了返回至源的功率，并因而显著增大了向DC总线再生的电流。

在当前描述的实施例中，由于因d轴电流分量导致的在电机线圈中耗散的额外的实际功率，所以有效地增大了位移功率因数，从而降低了通过DC总线向电源42施加回的净电流。也就是说，通过如下方式增大功率因数：增大由系统电源施加的功率，使得其等于或接近于负载功率，从而降低或基本上消除反射回系统电源的功率。

对致动器线圈上d轴电流分量控制的效果通过图7至图9中示出的相图来示出。每个相图示出了电路中的电流和电压降，该电路包括电池/反相器(视为单一电压源)，线圈对之一的电阻，线圈对之一的电感，以及如果可应用的话还包括反向电动势。“V_amp”是指电池/反相器源两端的电压。“V_R”是指线圈电阻两端的电压。“V_L”是指线圈电感两端的电压。“R”是指线圈电阻。“L”是指线圈电感。IP是指电路中的总电流。“I_D”是指I_P的d轴分量。“I_Q”是指I_P的q轴分量。

参见图7，如上所述地，如果期望通过向定子线圈施加电流来向杆施加力，则实现这一点的有效方式是：

(1)知晓定子和杆之间相对移动的速度，

(2)知晓杆磁体的极距，

(3)根据这两条信息，确定来自定子的跨气隙的磁通量信号的频率，

(4)知晓当电流是q轴电流时线圈中电流和杆上所得到的力之间的关系，

(5)知晓期望待施加于杆的力的幅度，以及

(6)控制反相器从而以(3)中限定的频率(被定时为使得电压信号以电学q轴相位变化)和以幅度来限定电压信号V_amp以产生电流IP，该电流IP(通过在(4)中限定的关系)导致在(5)中限定的力。

然而在本领域中应当理解，杆依据如下关系产生反向电动势(V_emf)：

V_emf＝dFlux/dt＝(dFlux/dx)*(dx/dt)

其中“Flux”是由柱塞磁体(图4)贡献的气隙磁通量密度曲线，而dx/dt是柱塞速度。因此，如果杆在q轴电流向杆施加的力的方向上移动，则反向电动势总是与q轴电流同相，而如果杆在与q轴电流向杆施加的力的方向相反的方向上移动，则反向电动势总是与q轴电流有180°的相位差。

在图7中，控制V_amp来仅施加q轴电流，并且杆在q轴电流向杆施加的力的方向上移动，因而V_emf与q轴电流同相。这意味着V_emf与V_R同相，电压跨电阻器降低。

在本领域中应当理解，V_amp和I_p之间的角度θ涉及取决于θ的余弦的功率因数。如果COSθ为正，则功率因数为正，系统中没有再生电流。如果COSθ为负，则功率因数为负，系统中有再生电流。用于解出Ip的公式是：

如图7中所示，COSθ为正。因而，功率因数为正，没有再生电流。

在图8中，杆在与q轴线圈电流向杆施加的力的方向相反的方向上移动。同样地，V_amp的长度(也即幅度)由反相器固定。V_emf为负。I_p同样由下面的公式给出：

由于在这个例子中V_emf的幅度大于V_amp的幅度，所以如图8所示，I_P必须为正。θ位于90°和270°之间；功率因数为负，并且出现再生电流。

还参见图9，如果在这种再生事件中控制反相器来将d轴分量引导入V_amp，则I_P也包括d轴分量，且I_P＝(I_Q ²+I_D ²)^1/2。由于V_emf总是与q轴电流I_Q同相或是有着180°的相位差，所以V_emf与I_Q校准，而非I_P，并且I_Q相对于V_emf成角度。如上面例子中所述且必定如上面的例子所述地，如图9所示，V_amp是V_emf、V_R和V_L的矢量和。因此，如果给定V_amp的幅度、V_emf的幅度和I_P中的相移(也即d轴分量的添加)，则可以确定I_P的幅度。这继而确定V_amp相对于V_emf的相位以及θ。如图9中所示，在这种布置中向I_P添加相移降低了θ。如果向I_P添加足够的相移从而将θ降至90°之下，则功率因数变为正，并且在DC总线上没有再生电流。

当系统工作在线性范围中时，换言之，当没有磁饱和时，向由反相器对致动器施加的电流添加d轴电流分量并不影响q轴分量。它保持相同。因而，d轴分量的添加增大了向致动器施加的总电流，但是并不影响由悬架算法限定的用于向柱塞施加力的电流。因而，确定d轴电流分量并向反相器输出施加d轴电流分量的步骤并不影响响应于悬架算法而施加电流信号。

参见图3至图10，用于悬架致动器10的控制系统可以包括如下电路，该电路包括处理器58和控制反相器34的同步框架电流调节器60。示例性控制系统具有4个输入：电机线性位置X_P、线圈26a的电流(i_a)、线圈26b的电流(i_b)和来自悬架控制器(未示出)的力命令F_P。电机线性位置X_P是指由线性编码器62测量出的柱塞12相对于定子16的位置，线性编码器62可以被认为是控制系统的一部分。线性编码器是很好理解的、能够测量柱塞12相对于定子16的机械位移的高精度传感器，精度达到0.01毫米(mm)，但是应当理解可以使用不同类别的传感器，或可以使用其他精度，只要传感器适应系统精度要求即可。在一种包括旋转致动器的实施例中，例如可以使用旋转编码器。一般而言，在使用传感器的情形中，可以选择传感器来匹配定子和杆之间的物理关系。

线性编码器62输出描述柱塞和定子之间相对机械位移的信号至电流调节器60。在当前描述的实施例中，处理器58在这个例子中是以8kHz的采样率运行的数字控制器。

图10示出了运行为软件形式的由处理器执行的功能块的示例性再生补偿中的处理步骤。在处理器58通过电流调节器60接收到来自线性编码器62的经采样的位置数据的情形下，将位置数据(以mm为单位)X_P(也即如上所述地定子和杆之间的相对位置)提供给机械位置到电学相位块64，机械位置到电学相位块64将线性距离数据转换成用于在66处输出的相位。如上所述，柱塞的磁极距已知。由于极距对应于1pi(1π)弧度，机械位置到电学相位块64通过将经采样的(相对)位置数据X_P乘以pi/(极距)来确定相位输出66。由于相位输出66描述了柱塞12和定子16之间的相位位置，具体而言是定子线圈和柱塞磁极之间的相对相位，所以相位输出66描述了由柱塞磁体(图4)贡献的气隙磁通密度曲线和由线圈(图5)贡献的气隙磁通密度曲线之间的实际相对相位。

在本领域中应当理解，线性编码器62还提供足以通过在时间上对位置数据进行采样来确定柱塞速度的信息，尽管还应理解一些线性编码器可以提供速度作为直接输出信号。

系统包括放大器DC总线上的直接测量DC总线电流的电流传感器。在一个例子中，测量三相电流中的两个。如在74处示出，电流调节器60对线圈26a和26b上的实际电流的幅度ia和ib(单位为安培)(以8kHz的速率)进行采样。应当很好理解包括其对柱塞/转子位置和电机电流幅度和相位在内的电流调节器，并因而在此不进一步论述。在当前描述的系统中，电流调节器60包括处理器58的软件组件(因此可以认为是用于图3的处理器58的块的一部分)，但是也可以使用包括硬件组件的电流调节器。

由于依据基尔霍夫电流定律，三个线圈上的电流必须相加为0，所以线圈26a和26b上的电流的瞬态幅度也限定了线圈26c上电流的瞬态幅度。基于采样瞬间的三个线圈上的实际电流幅度、如上所述的在那个瞬间的柱塞和定子之间的机械相位、用于具体电机的关于实际q轴偏移的预定校准信息，Q轴DC总线功率估算器块68确定DC总线上实际的q轴电流和d轴电流。在本领域中应当理解用于根据这种信息估算q轴电流和d轴电流的方法，因而在此不再详细描述。

已确定致动器线圈线上的q轴电流和d轴电流，Q轴DC总线功率估算器68估算线圈中的源自q轴电流的耗散功率6(图2)。就q轴电流而言，来自线圈损耗的功率是(I_q ²)*(3/2)*R_P，其中R_P是每相位的线圈电阻。然而由于线圈电阻导致的耗散功率(也即I²R损耗)并不构成所有的耗散功率。线圈电阻损耗可以达到总耗散功率6的约70％，尽管应当理解对于给定致动器而言实际百分比可能随着致动器的设计和制造而变化，其余部分包括功率电子器件损耗、磁芯损耗和可能的其他损耗源。由功率电子器件损耗(主要是反相器/放大器34中的损耗)和电机磁芯损耗而导致的对耗散功率6的贡献根据给定致动器的设计应当已知，而估算器块68将这个估算值添加至线圈电阻损耗(针对各线圈对)，使得最终求和是对线性编码器62对电流进行采样瞬间的耗散功率6的估算。由功率电子器件损耗、电机磁芯损耗和其他损耗导致的对耗散功率的贡献可根据q轴电流来预测。因而，在一个例子中，控制器21存储用于通过q轴电流限定这种损耗的查找表，使得在给定在估算器块68中确定的q轴电流的情况下，处理器58/块68从表中查找这些其他损耗。

估算器块68随之估算实际的致动器机械功率2(图2)。定子和柱塞之间的实际机械功率是F_out乘以柱塞实际速度的乘积。如上所述，控制系统根据线性编码器62获得的位置数据推导柱塞的速度。因而，估算器块68基于如上确定的实际q轴电流来确定F_out。由于d轴电流对向柱塞施加的力没有贡献，所以d轴电流不用于确定F_out。依据q轴电流：

F_out＝Iq*Kf，其中：

Iq是由估算器块68确定的三个线圈上的总体的瞬态q轴电流；以及

Kf＝1.5*Max(Kfa(x)，Kfb(x)，Kfc(x))

估算器68现在有采样瞬间的F_out和柱塞速度，将这些值相乘从而确定机械功率2。机械功率2的符号(也即机械功率是流入还是流出致动器10)由柱塞速度的方向确定。如果速度与F_out的方向相同，则机械功率为正(也即流出致动器)。否则，机械功率2为负(也即流入致动器)。如上所述，耗散功率6流出致动器，并且针对这一论述可以认为为正。估算器68将耗散功率6和实际机械功率2求和。结果P_q轴是DC总线上的功率，该功率在控制致动器来仅将q轴电流施加在线圈上时将会出现。如果结果为正，则DC总线功率4为正，也即在这种情况下DC总线功率4将流入致动器。如果耗散功率6和机械功率2都流出致动器，或者如果机械功率2流入致动器但是耗散功率6大于机械功率2，则出现这种情形。如果结果为负，也即如果机械功率2流入致动器并且大于耗散功率6，则将出现再生事件。

在70处，估算器68向功率到电流转换器功能块72输出估算的DC总线功率P_q轴(包括其符号，也即如果流入致动器则符号为正，如果流出致动器则符号为负)。如74所示，转换器72还接收来自机械位置块64的柱塞位置数据X_P，并且接收来自电流调节器60的线圈26a和26b上的实际电流幅度。

图11将转换器72扩展成其部件功能块的例子。因而，参见图3、图10和图11，在块76处，转换器72将估算的DC总线功率P_q轴与预定的DC总线功率限制进行比较。预定的限制对应于DC总线上的再生(也即负值)功率电平，并且预定的限制优选地设置为负功率电平，该负功率电平允许再生达到如下程度：再生或者被总线电容吸收，或者有益地对电池再充电而不会不期望地损坏电池。应当理解，不同制造商制造的电池的构造或给定制造商制造的不同类型的电池的构造会有所不同。如果已知期望的电池寿命和功率特征，则电池制造商一般可以提供应被电池接受的峰值再生电流来实现这些性能，并且这种峰值电平可以用于将供使用的功率电平确定为判决块76处使用的预定电平。因而，预定限制可以在使用不同电池的系统中变化。

如果P_q轴超过预定再生电平P_限制(或者在将两个值都考虑为负的情况下P_q轴低于预定再生电平P_限制)，则求和块78确定P_q轴和P_限制之间的差值。结果P_d轴是d轴功率，期望d轴功率作为耗散功率6的一部分而耗散。在80处，向平滑滤波器应用P_d轴，从而在应用至电流调节器之前对由76处和78处提供的步骤功能进行平滑。

在82处，转换器72将期望的d轴功率转换成期望的d轴电流。块82接收来自平滑滤波器80的期望的d轴功率P_d轴，并且接收来自同步框架变换块84的所测量的实际线圈q轴电流。变换块84接收来自线圈26a和26b的相电流，线圈26a和26b的相电流如上所述地限定了线圈26c上的瞬态电流幅度和柱塞相对于定子的相位。块84根据三个线圈电流确定总的实际线圈电流I_q。块84随后使用柱塞相位来如上所述地确定这个电流的q轴分量I_q。在向图11的块82中示出的公式应用P_d轴、I_q和R(其中R是每相位电阻)的情况下，转换器72确定将在电机线圈中产生期望的额外功率损耗并从而限制DC总线上的再生功率的d轴电流I_d’。

在块85处，转换器72将测量的实际q轴电流I_q和期望的d轴电流I_d’结合成总电流值，并将该值与总电流限制进行比较。如上所述，系统电流优选地并不超过预定的最大水平。如果结合的实际q轴电流和期望的d轴电流超过了预定限制，则转换器72将I_d’降低为值I_d ^*，直至结合的总电流落入可接受水平内。

功能块86提供针对q轴电流水平的饱和补偿。应当理解，随着线圈中电流增大，线圈电流产生的磁通因为饱和效应而并不是线性地增大。块86确定用以应对饱和效应的对q轴电流的调整，输出为I_{q_delta}。饱和效应可以描述为随着线圈电流增大而降低的力常数，并且是具体电机/致动器设计的函数，这可以基于制造商的电机信息由型号或通过测试来确定。因而，饱和效应可以存储在查找表中，使得对于给定的I_d ^*和I_q，转换器72简单地从查找表中选择I_{q_delta}。块86的输出以及因而转换器块72的输出是期望的d轴电流I_d ^*和q轴电流中的期望变化I_{q_delta}。

如果在76处测量的再生功率低于P_限制，则I_d ^*和I_{q_delta}设置为0。

控制系统通过电机力常数简档块88接收来自悬架控制器的力命令并且根据那个输入限定期望的q轴电流。力命令是悬架控制器计算的应向柱塞施加以获得期望效果的所请求的力。块88将这个力命令转换成在致动器中产生那个力所需的q轴电机电流值。因而，对于任何给定的力命令输入而言，块88根据查找表确定期望的q轴电流I_qp。期望的q轴电流I_qp在求和功能块90处被I_{q_delta}修改。控制系统向电流调节器60输出所得到的q轴电流指令I_q ^*和d轴电流指令I_d ^*。

在另一种示例性布置中，系统包括多个致动器和控制系统。例如，车辆可以在悬架系统中具有四个或更多的车轮，每个车轮具有其自身的、由相应放大器34控制的致动器10(图3)。四个(或更多或更少，取决于车轮的数量)放大器相对于彼此、电容器23和电池11并行地部署。由同一处理器58控制每个放大器来控制d电流和q电流的混合，但是每个放大器实现单独的电流调节器60。每个放大器具有其自身的线性放大器62。

在这个布置中，来自放大器中任何一个的瞬态再生电流可以在其他放大器中的一个或更多中耗散。因而，在某种程度上，其他放大器未经历再生事件，来自再生放大器的电流流向非再生放大器而非流向电池。还参见图10和图11，处理器58同时确定每个放大器的P_q轴。对每个单独的放大器而言，在块76处，处理器58接收来自各相应估算器块68的多个致动器的P_q轴，并将其求和。如上所述，如果功率流入相应致动器则P_q轴为正，而如果流出则为负(也即如果针对那个致动器出现再生事件)，所以多个P_q轴项的求和是跨所有致动器的电池所观察到的功率。将这个求和值与如上所述的P_限制比较来确定d轴分量是否应添加至再生致动器的电流。

尽管上面已经描述了本发明的一个或更多实施例，但是应当理解本发明的范围和精神包括本发明的任何和所有等同实现方式。因而，本文中呈现的实施例仅为示例而非意在对本发明的限制。因此，可能落入所附权利要求范围内的任何和所有实施例都为本发明所包括。

Claims (24)

1.一种控制具有定子、杆、至少一个线圈和电源的致动器的方法，其中所述杆具有多个磁体，所述定子和所述杆在所述定子和所述杆之间的接口处相对于彼此移动，使得所述多个磁体提供在幅度和方向上沿所述接口变化的第一磁通量，所述至少一个线圈相对于所述接口部署在所述定子上，使得施加在所述至少一个线圈上的电流提供响应于所述电流的变化而在幅度和方向上沿所述接口变化的第二磁通量，所述电源具有电压，所述方法包括如下步骤：

(a)以可变的电平跨所述至少一个线圈施加所述电压；

(b)确定所述定子和所述杆之间的相对位置；

(c)接收第一输入，所述第一输入包括指示对待施加于所述杆的力的请求的信号；

(d)接收第二输入，所述第二输入包括指示对在所述至少一个线圈中耗散热量的请求的信号；

(e)响应于所述相对位置和所述第一输入而控制所述可变的电平以提供所述至少一个线圈上的电流的q轴分量，从而使所述第二磁通量变化；以及

(f)响应于所述第二输入而控制所述可变的电平以提供所述至少一个线圈上的电流的d轴分量，从而使所述第二磁通量变化，以在所述至少一个线圈中耗散热量同时维持所述待施加于所述杆的力。

2.根据权利要求1的方法，其中所述第二输入携带指示再生事件存在的信息。

3.根据权利要求2的方法，其中所述再生事件指示在所述电源和所述至少一个线圈之间存在电流，所述方法包括如下步骤：

其中步骤(d)包括如下步骤：

(g)确定在所述至少一个线圈中耗散的功率，

(h)确定所述杆上的机械功率，

(i)基于在步骤(g)中确定的耗散功率和在步骤(h)中确定的机械功率，确定所述电源和所述至少一个线圈之间的总线上的功率，

(j)将在步骤(i)中确定的总线功率与指示流向电源的再生电流的存在的预定标准比较以产生指示信号，以及

其中步骤(f)包括当步骤(j)中所述信号指示再生电流时将所述至少一个线圈上的电流的相位移位以引入所述d轴分量。

4.根据权利要求1的方法，包括存储与预定的所述d轴分量对应的预定相移的步骤，以及其中步骤(f)包括响应于所述指示对在所述至少一个线圈中耗散热量的请求的信号的接收而将所述至少一个线圈上的电流的相位以预定的相移移位以引入预定的d轴分量。

5.一种车辆中的设备和控制系统，其中所述控制系统用于主动悬挂所述车辆中的所述设备，包括：

所述设备，响应于由所述控制系统确定的力而相对于所述车辆改变位置；

电整流致动器，包括：

定子，

杆，具有多个磁体，所述定子和所述杆在所述定子和所述杆之间的接口处相对于彼此移动，

其中所述多个磁体相对于所述接口部署使得所述多个磁体提供在幅度和方向上沿所述接口变化的第一磁通量，以及

至少一个线圈，所述至少一个线圈相对于所述接口部署在所述定子上，使得所述至少一个线圈上的电流提供响应于所述电流的变化而在幅度和方向上沿所述接口变化的第二磁通量，以及

其中所述杆与所述设备机械连通使得通过所述杆向所述设备施加力；

电源，具有电压；

可变放大器，在电学上部署于所述电源和所述至少一个线圈之间，使得所述放大器以可变的电平跨所述至少一个线圈施加所述电压；

传感器，相对于所述定子和所述杆中的至少一个部署，使得所述传感器检测所述定子和所述杆之间的相对位置，其中所述传感器输出对应于所述相对位置的信号；以及

控制电路：

接收第一输入和第二输入，其中所述第一输入包括指示对待施加于所述杆的力的请求的信号并且所述第二输入包括指示对在所述至少一个线圈中耗散热量的请求的信号，

接收来自所述传感器的信号，

控制所述可变放大器使得所述可变的电平响应于所述相对位置和所述第一输入而变化，从而提供所述至少一个线圈上的电流的q轴分量，以及

控制所述可变放大器使得所述可变的电平响应于所述第二输入而变化，从而提供所述至少一个线圈上的电流的d轴分量，以在所述至少一个线圈中耗散热量同时维持所述待施加于所述杆的力。

6.根据权利要求5的设备和控制系统，其中所述控制系统输出包括所述第一输入的命令。

7.根据权利要求5的设备和控制系统，包括用户可激活的开关，所述开关输出包括所述第二输入的信号。

8.根据权利要求5的设备和控制系统，包括传感器，所述传感器检测环境温度，并且当检测到的环境温度低于预定值时输出包括所述第二输入的信号。

9.根据权利要求5的设备和控制系统，其中所述控制电路存储对应于预定的d轴分量的预定相移，并且其中所述控制电路响应于所述指示对在所述至少一个线圈中耗散热量的请求的信号的接收而将所述至少一个线圈上的电流的相位以预定的相移移位以引入预定的d轴分量。

10.根据权利要求5的设备和控制系统，包括三个所述至少一个线圈，设置成相对于所述杆和所述放大器的三相配置。

11.根据权利要求5的设备和控制系统，其中所述控制电路限定所述至少一个线圈中的最大总电流，并且其中当所述q轴分量和所述d轴分量的合计超过所述最大总电流时，所述控制电路降低所述d轴分量使得所述合计不超过所述最大总电流。

12.根据权利要求5的设备和控制系统，其中所述第二输入携带指示再生事件存在的信息。

13.根据权利要求5的设备和控制系统，其中：

所述控制电路包括处理器，所述处理器配置成：

确定在所述至少一个线圈中耗散的功率，

确定所述杆上的机械功率，

基于所述耗散功率和所述机械功率确定所述电池和所述至少一个线圈之间的总线上的功率以产生指示信号，以及

其中所述控制电路配置成当对应于比较的所述指示信号指示再生电流时将所述至少一个线圈上的电流的相位移位以引入所述d轴分量。

14.一种电整流致动器和控制系统，包括：

定子；

杆，所述杆在所述杆和所述定子之间的接口处相对于所述定子可移动；

多个磁体，所述多个磁体相对于所述杆可移动，其中所述多个磁体相对于所述接口部署使得所述多个磁体提供在幅度和方向上沿所述接口变化的第一磁通量；

至少一个线圈，所述至少一个线圈相对于所述接口部署在所述定子上，使得所述至少一个线圈上的电流提供响应于所述电流的变化而在幅度和方向上沿所述接口变化的第二磁通量；

可变放大器，所述可变放大器在所述至少一个线圈上施加变化的电流，所述变化的电流包括q轴分量和d轴分量；以及

控制电路，所述控制电路响应于第一输入而限定所述q轴分量并响应于第二输入、相对于所述q轴分量可变化地限定所述d轴分量，以在所述至少一个线圈中耗散热量同时维持所述待施加于所述杆的力，其中所述第一输入包括指示对待施加于所述杆的力的请求的信号并且所述第二输入包括指示对在所述至少一个线圈中耗散热量的请求的信号。

15.根据权利要求14的电整流致动器和控制系统，被构造并设置成主动悬挂车辆中的设备。

16.根据权利要求14的电整流致动器和控制系统，其中所述控制系统输出包括所述第一输入的命令。

17.根据权利要求14的电整流致动器和控制系统，包括用户可激活的开关，所述开关输出包括所述第二输入的信号。

18.根据权利要求14的电整流致动器和控制系统，包括传感器，所述传感器检测环境温度，并且当检测到的环境温度低于预定值时输出包括所述第二输入的信号。

19.根据权利要求14的电整流致动器和控制系统，其中所述控制电路存储对应于预定的d轴分量的预定相移，并且其中所述控制电路响应于所述指示对在所述至少一个线圈中耗散热量的请求的信号的接收而将所述至少一个线圈上的电流的相位以预定的相移移位以引入预定的d轴分量。

20.根据权利要求14的电整流致动器和控制系统，包括三个所述至少一个线圈，设置成相对于所述杆和所述放大器的三相配置。

21.根据权利要求14的电整流致动器和控制系统，其中所述控制电路限定所述至少一个线圈中的最大总电流，并且其中当所述q轴分量和所述d轴分量的合计超过所述最大总电流时，所述控制电路降低所述d轴分量使得所述合计不超过所述最大总电流。

22.根据权利要求14的电整流致动器和控制系统，其中所述第二输入携带指示再生事件存在的信息。

23.根据权利要求14的电整流致动器和控制系统，其中：

所述控制电路包括处理器，所述处理器配置成：

确定在所述至少一个线圈中耗散的功率，

确定所述杆上的机械功率，

基于所述耗散功率和所述机械功率确定所述电池和所述至少一个线圈之间的总线上的功率以产生指示信号，以及

其中所述控制电路配置成当对应于比较的所述指示信号指示再生电流时将所述至少一个线圈上的电流的相位移位以引入所述d轴分量。

24.根据权利要求14-23中任一项的电整流致动器和控制系统用于主动悬挂车辆中的设备的应用。