CN105379039A - 用于稳定性和电源保护的马达控制 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于控制马达的方法和设备。该马达包含绕组。包含多个开关的开关桥被配置为将电源耦接到绕组。马达控制器被配置为控制多个开关。非期望状况识别器被配置为当马达正在为电源提供电力时识别非期望状况，其中该非期望状况相对于电源的特性进行限定。非期望状况减少器被配置为响应于通过非期望状况识别器识别非期望状况而减少该非期望状况。

Description

用于稳定性和电源保护的马达控制

技术领域

本公开总体涉及电动马达并且涉及电动马达的控制。更具体地，本公开涉及当马达正在为电源提供电力时控制电动马达来降低不稳定性，并且保护电源免受不期望的电流水平伤害。

背景技术

飞行器可以采用各种电子装置和系统来执行飞行器上的各种功能。例如但非限制地，飞行器上的电动马达可以被用来移动飞行控制面，升起和降下起落架，以及执行飞行器上的其他功能。用于电动马达以及飞行器上的其他电子系统和装置的电力可以由飞行器电力系统来提供。

在飞行器上使用并且用于许多其他应用的一种类型的电动马达的示例是无刷DC电动马达。这种类型的马达也被称为电子整流马达。无刷DC马达可以包含例如永磁体同步马达、开关磁阻马达或感应马达。无刷DC马达由直流(DC)电源经由逆变器来提供电力，所述逆变器被控制以提供驱动马达的切换电力信号。

例如，无刷DC马达可以包括旋转的永久磁铁和固定的电枢，所述固定的电枢包含定子绕组。电子控制器频繁切换提供给绕组的电力的相位，以保持马达转动。控制器可以采用固态电路来为马达绕组提供定时的电力分配。

为了引导转子旋转，用于无刷DC马达的控制器需要一些确定转子相对于定子绕组的取向的工具/手段。一些无刷DC马达使用霍尔效应传感器或旋转编码器来直接测量转子的位置。其他无刷DC马达测量未驱动的绕组中的反电动势(EMF)以推测转子位置。该后一种类型的控制器通常被称为无传感器控制器。其他无传感器控制器能够测量由磁体的位置引起的绕组饱和以推测转子位置。

用于无刷DC马达的控制器可以提供双向输出，以控制DC电力对马达绕组的驱动。输出可以通过逻辑电路来控制。简单的控制器可以采用比较器来确定输出相位应当何时被提前。更先进的控制器可以采用微控制器来管理加速度、控制速度和精调马达效率。这种类型的马达控制器可以被称为电子速度控制器。

控制器可以通过控制开关桥中的开关来控制向DC马达的绕组提供的电力。开关桥将DC电源耦接到DC马达的绕组。例如，三相开关桥可以具有六个开关，其被布置为形成三个并联的半H形桥以用于将DC电源耦接到DC马达的三个马达绕组。开关桥的开关可以通过控制器来控制，以沿每个马达绕组上的任一方向驱动电流。例如但非限制地，开关桥可以利用固态切换装置(诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))来实施。

各种方法可以被用来控制开关桥中的开关以调制无刷DC马达的绕组中的电流。然而，用于调制无刷DC马达的马达绕组中的电流的现有方法可能具有各种缺点和限制。克服这些缺点和限制的用于控制无刷DC马达的绕组中的电流的方法是期望的。

无刷DC马达中的转子可以被控制为沿任一方向(顺时针或逆时针)旋转。马达的绕组中的电流可以被控制以在转子上产生沿顺时针或逆时针方向的扭矩。绕组中的电流可以被控制以在特定时间点在转子上产生沿与转子的旋转方向相同的方向或沿与转子的旋转方向相反的方向的扭矩。

因此无刷DC马达的运转可以参考四个象限进行描述。例如，在第一运转象限中，转子可以正在沿顺时针方向旋转，并且马达绕组中的电流可以在转子上产生沿相同的顺时针方向的扭矩。在第二运转象限中，转子可以正在沿逆时针方向旋转，并且马达绕组中的电流可以在转子上产生沿相反的顺时针方向的扭矩。在第三运转象限中，转子可以正在沿逆时针方向旋转，并且马达绕组中的电流可以在转子上产生沿相同的逆时针方向的扭矩。在第四运转象限中，转子可以正在沿顺时针方向旋转，并且马达绕组中的电流可以在转子上产生沿相反的逆时针方向的扭矩。

当马达正在第二和第四运转象限中运转时，马达可能将电力提供回到电源。在这种情况下，马达可以被认为正在再生或处于再生运转模式。希望减少或防止当马达正在再生时可能发生的非期望状况。例如，希望减少或防止当马达正在再生时可能发生的不稳定性。还希望减少或防止当马达正在各个象限中运转时(包括当马达正在再生时)马达与电源之间的不期望的电流。相应地，将会希望具有考虑上述问题以及可能的其他问题中的一个或更多个问题的方法和设备。

发明内容

本公开的实施例提供一种设备，所述设备包含马达、开关桥、马达控制器、非期望状况识别器和非期望状况减少器。所述马达包含绕组。所述开关桥包含被配置为将电源耦接到所述绕组的多个开关。所述马达控制器被配置为控制所述多个开关。所述非期望状况识别器被配置为当所述马达正在为所述电源提供电力时识别所述设备中的非期望状况，其中所述非期望状况相对于所述电源的特性进行限定。所述非期望状况减少器被配置为响应于通过所述非期望状况识别器识别所述设备中的所述非期望状况而减少所述非期望状况。

本公开的实施例还提供一种控制马达的方法。开关桥中的多个开关被控制以将电源耦接到所述马达的绕组。确定所述绕组两端的电压是否大于第一电压阈值，其中所述第一电压阈值相对于所述电源的输出电压进行限定。响应于确定所述绕组两端的电压大于所述第一电压阈值，所述绕组中的电流经由电阻器被引导到地线。

本公开的实施例还提供另一种控制马达的方法。开关桥中的多个开关被控制以将电源耦接到所述马达的绕组。在其期间所述多个开关中的若干开关被闭合以在所述电源与所述绕组之间提供电流的工作周期(dutycycle)被限制，使得所述电源与所述绕组之间的电流不超过所述电源的电流极限。

另外，本公开包含根据以下条款的实施例：

条款1.一种设备，其包含：马达，其包含绕组；开关桥，其包含多个开关，所述多个开关被配置为将电源耦接到所述绕组；马达控制器，其被配置为控制所述多个开关；非期望状况识别器，其被配置为当所述马达正在为所述电源提供电力时识别所述设备中的非期望状况，其中所述非期望状况相对于所述电源的特性进行限定；以及非期望状况减少器，其被配置为响应于由所述非期望状况识别器识别所述设备中的所述非期望状况而减少所述非期望状况。

条款2.根据条款1所述的设备，其中在被配置为当所述马达正在为所述电源提供所述电力时识别所述设备中的所述非期望状况的情况下，所述非期望状况识别器被配置为当所述绕组两端的电压大于第一电压阈值时识别所述设备中的所述非期望状况，其中所述第一电压阈值相对于所述电源的输出电压进行限定；以及在被配置为响应于识别所述设备中的所述非期望状况而减少所述非期望状况的情况下，所述非期望状况减少器被配置为响应于识别所述设备中的所述非期望状况而经由电阻器将所述绕组中的电流引导到地线。

条款3.根据条款2所述的设备，其中所述第一电压阈值大约等于所述电源的输出电压。

条款4.根据条款2所述的设备，其中所述非期望状况识别器被进一步配置为识别所述绕组两端的电压何时小于第二电压阈值，其中所述第二电压阈值低于所述第一电压阈值；以及所述非期望状况减少器被配置为响应于识别所述绕组两端的电压何时小于所述第二电压阈值而停止将所述绕组中的电流引导到地线。

条款5.根据条款2所述的设备，其中所述电阻器是可变电阻器；以及所述非期望状况减少器被进一步配置为响应于所述绕组中的电流水平而选择所述可变电阻器的电阻。

条款6.根据条款5所述的设备，其中所述电阻器包含并联的多个电阻器；以及所述非期望状况减少器被进一步配置为基于所述多个电阻器的温度选择所述绕组中的电流被引导到地线所通过的所述多个电阻器的数量。

条款7.根据条款1所述的设备，其中所述马达控制器被配置为控制工作周期，在所述工作周期期间，所述开关桥中的所述多个开关中的若干开关响应于命令电流而闭合以在所述电源与所述绕组之间提供电流；在被配置为当所述马达正在为所述电源提供所述电力时识别所述设备中的所述非期望状况的情况下，所述非期望状况识别器被配置为当所述命令电流大于所述电源的电流极限时识别所述设备中的所述非期望状况；以及在被配置为响应于识别所述设备中的所述非期望状况而减少所述非期望状况的情况下，所述非期望状况减少器被配置为当所述命令电流大于所述电源的电流极限时基于所述电源的电流极限设定所述命令电流。

条款8.根据条款7所述的设备，其中所述电源的电流极限是变量；所述电源包含电池；以及所述非期望状况识别器被进一步配置为基于来自所述电池的电池芯/电池单元(cell)平衡器电路的反馈来选择所述电流极限的值。

条款9.根据条款1所述的设备，其中所述设备在飞行器上。

条款10.一种控制马达的方法，其包含：控制开关桥中的多个开关以将电源耦接到所述马达的绕组；确定所述绕组两端的电压是否大于第一电压阈值，其中所述第一电压阈值相对于所述电源的输出电压进行限定；以及响应于确定所述绕组两端的电压大于所述第一电压阈值而经由电阻器将所述绕组中的电流引导到地线。

条款11.根据条款10所述的方法，其中所述第一电压阈值基本上等于所述电源的输出电压。

条款12.根据条款10所述的方法，其进一步包含：确定所述绕组两端的所述电压何时小于第二电压阈值，其中所述第二电压阈值低于所述第一电压阈值；以及响应于确定所述绕组两端的所述电压何时小于所述第二电压阈值而停止将所述绕组中的电流引导到地线。

条款13.根据条款10所述的方法，其中所述电阻器是可变电阻器。

条款14.根据条款13所述的方法，其进一步包含：响应于所述绕组中的电流水平而选择所述可变电阻器的电阻。

条款15.根据条款14所述的方法，其中所述电阻器包含并联的多个电阻器；以及所述方法进一步包含基于所述多个电阻器的温度选择所述绕组中的电流被引导到地线所通过的所述多个电阻器的数量。

条款16.一种控制马达的方法，其包括：控制开关桥中的多个开关以将电源耦接到所述马达的绕组，其中工作周期被限制以使得所述电源与所述绕组之间的电流不超过所述电源的电流极限，在所述工作周期期间所述多个开关中的若干开关被闭合以在所述电源与所述绕组之间提供电流。

条款17.根据条款16所述的方法，其进一步包含：确定命令电流何时大于所述电源的所述电流极限；当所述命令电流大于所述电源的所述电流极限时，基于所述电源的所述电流极限设定所述命令电流；以及响应于所述命令电流来控制所述工作周期。

条款18.根据条款16所述的方法，其中所述电源的所述电流极限是变量；所述电源包含电池；以及所述电流极限的值基于来自所述电池的电池芯平衡器电路的反馈来选择。

条款19.根据条款16所述的方法，其中当所述马达正在为所述电源提供电力时，所述电源与所述绕组之间的电流是所述马达与所述电源之间的电流。

条款20.根据条款16所述的方法，其中当电力从所述电源被提供给所述马达时，所述电源与所述绕组之间的电流是所述电源与所述马达之间的电流。

所述特征和功能可以在本公开的各种实施例中独立地实现，或可以在其他实施例中组合，其中参考下面的说明和附图可看出其进一步的细节。

附图说明

说明性实施例的被确信为新颖性特征的特性在随附权利要求中阐述。然而，当结合附图阅读时，说明性实施例以及优选的使用方式、进一步的目的及其特征将通过参考本公开的说明性实施例的以下详细描述来最好地理解，其中：

图1是根据说明性实施例的马达控制环境的框图的图示；

图2是根据说明性实施例的马达控制器的框图的图示；

图3是根据说明性实施例的用于控制马达中的电流的开关桥的示意性电路图的图示；

图4是根据说明性实施例的用于以驱动配置控制马达中的电流的开关桥的示意性电路图的图示；

图5是根据说明性实施例的用于以第一惰行配置控制马达中的电流的开关桥的示意性电路图的图示；

图6是根据说明性实施例的用于以第二惰行配置控制马达中的电流的开关桥的示意性电路图的图示；

图7是根据说明性实施例的用于以再生配置控制马达中的电流的开关桥的示意性电路图的图示；

图8是根据说明性实施例的用于为马达提供驱动电流和惰行电流的切换周期的开关正时的图示；

图9是根据说明性实施例的用于为马达仅提供惰行电流的切换周期的开关正时的图示；

图10是根据说明性实施例的用于为马达提供惰行电流和再生电流的切换周期的开关正时的图示；

图11是根据说明性实施例的用于为马达仅提供再生电流的切换周期的开关正时的图示；

图12是根据说明性实施例的马达的运转象限的图示；

图13是根据说明性实施例的用于减少马达中的电流的不稳定性的非期望状况识别器和非期望状况减少器的框图的图示；

图14是根据说明性实施例的用于将马达绕组中的电流引导到地线的开关桥和开关以及电阻器的示意性电路图的图示；

图15是根据说明性实施例的离散值可变电阻器的示意性电路图的图示；

图16是根据说明性实施例的电阻选择器的框图的图示；

图17是根据说明性实施例的马达的绕组中的电流的图示；

图18是根据说明性实施例的用于减少马达中的不稳定性的过程的流程图的图示；

图19是根据说明性实施例的用于选择可变电阻器的电阻的过程的流程图的图示；

图20是根据说明性实施例的用于在马达的运转期间保护电源不受非期望电流伤害的非期望状况识别器和非期望状况减少器的框图的图示；

图21是根据说明性实施例的用于在马达的运转期间保护电源不受非期望电流伤害的电流控制的波形图的图示；以及

图22是根据说明性实施例的用于在马达的运转期间保护电源不受非期望电流伤害的过程的流程图的图示。

具体实施方式

不同的说明性实施例认识到并且考虑到若干不同的考虑因素。如本文中提及项目时所用，“若干/数个(anumber)”的意思是一个或多个项目。例如，“若干不同的考虑因素”的意思是一个或多个不同的考虑因素。

不同的说明性实施例认识到并且考虑到，当马达正在再生时防止不稳定性是合乎期望的。当马达正在再生时，开关桥中的开关被控制为使得电力经由开关桥被从马达提供回到电源。开关桥中的开关包含切换装置，所述切换装置被配置为当切换装置被闭合并且二极管与切换装置并联连接时沿第一方向引导电流，并且被配置为沿与第一方向相反的第二方向引导电流。

当马达正在再生时，马达绕组两端的电压有可能上升至高于电源的电压。当马达绕组两端的电压高于电源电压时，与开关桥中的切换装置并联的二极管将会以不可控的方式传导电流。当开关桥中的电流不可控时，在马达的绕组中流向电源的电流可能失控并且变得不可接受地高。这种高电流增加了在马达、开关桥或电源中的一个或多个中发生不一致性或损坏的风险。

不同的说明性实施例提供了用于当马达正在再生时减少不稳定性的系统和方法。根据说明性实施例，当马达绕组两端的电压大于电压阈值时，即将发生的不稳定性被识别。电压阈值相对于马达的电源的输出电压进行限定。例如，电压阈值可以大约等于电源的输出电压。响应于识别即将发生的不稳定性，马达绕组中的电流经由电阻器被引导到地线，以降低马达绕组两端的电压。该电阻器可以是可变电阻器。该可变电阻器的电阻可以基于被引导到地线的电流水平来选择。可变电阻器可以基于电阻器的温度来控制，以防止电阻器的过热。

不同的说明性实施例还认识到并且考虑到，在一些情况下电流经由开关桥在电源与马达绕组之间的流动可能对电源具有非期望的影响。例如，当马达正在再生时，经由开关桥从马达提供电力回到马达的电源。在这种情况下，如果过多电流正在从马达回流到电源内，则在电源中存在要发生不一致性的可能性。

用于开关桥中的切换装置的切换的工作周期/占空比(dutycycle)限定切换周期的一部分，在该部分切换周期期间电流可以在电源与马达之间流动。根据说明性实施例，工作周期可以被控制以限制电流在马达与电源之间的流动，使得马达与电源之间的电流不超过电源的电流极限。电源的电流极限可以是固定的或可变的。例如，电源可以是电池。在这种情况下，电流极限可以基于来自电池的电池芯/电池单元(cell)平衡器电路的反馈来设定。

转向图1，其根据说明性实施例描绘了马达控制环境的框图的图示。马达控制环境100可以被实施用于控制马达101在平台102上运转。平台102可以是任何固定或移动结构，马达101可以在其上运转。

马达控制环境100可以被配置为使马达101运转以在平台102上执行任何合适的功能或功能组合。例如但非限制地，平台102可以是飞行器104或其他交通工具。飞行器104可以是固定翼飞行器、旋转翼飞行器或比空气轻的飞行器。

在一些说明性示例中，飞行器104也可以是有人驾驶的或无人驾驶的。例如但非限制地，飞行器104可以商用客运飞行器、货运飞行器、军用飞行器、政府飞行器、私人飞行器或被配置为执行任何适当的作业或任务或者作业或任务的组合的任何其他类型的飞行器。作为进一步的示例，平台102可以是潜水艇、汽车、卫星或能够在天空中、在太空中、在陆地上、在水面上、在水下或在任何其他介质或介质组合中行进的任何其他交通工具。

马达101是电动马达。具体地，马达101可以包含无刷DC马达108。例如但非限制地，马达101可以包含无刷内置永磁体马达、永磁体同步马达或任何其他适当类型的无刷DC马达108或其他适当的电动马达。

马达101包含绕组110和转子112。绕组110是静止的并且形成马达定子。绕组110也可以被称为线圈。可以在绕组110上提供电力以驱动转子112的旋转。因此，绕组110形成用于马达101的电枢。

转子112可以被耦接到负载114。负载114可以是可经由到转子112的任何适当的直接或间接连接以任何方式移动的任何结构。例如，在飞行器104上，负载114可以包括用于飞行控制表面、用于起落架或用于执行飞行器104上的任何其他适当的功能或功能组合的致动器。在其他应用中，负载114可以是泵、交通工具传动系、用于执行另一功能的致动器或者平台102上的任何其他适当的负载或负载组合。

用于马达101的电力可以由DC电源116来提供。DC电源116可以包含任何适当的DC电力源。例如但非限制地，飞行器104上的DC电源116可以包含DC总线，所述DC总线被提供来自AC到DC电力转换器的DC电力。用于AC到DC电力转换器的电力可以由AC总线上的AC电力提供。AC总线上的AC电力可以由飞行器104上的发电机提供。例如但非限制地，该发电机可以由飞行器104上的若干发动机驱动。在其他应用中，DC电源116可以是另一类型的DC电源，诸如电池或任何其他适当的DC电力源或DC电力源组合。

DC电源116经由开关桥118被耦接到马达101的绕组110。开关桥118包含多个开关，所述多个开关被配置为打开和闭合以将DC电源116以各种配置连接到绕组110。开关桥118中的多个开关可以被控制为在绕组110上提供适当的电力配置，以使马达101以期望的方式运转。开关桥118中的开关的数量和布置可以取决于马达101中的绕组110的相位的数量。例如但非限制地，开关桥118可以是三相桥，所述三相桥包含用于将DC电源116耦接到三相马达中的三相绕组的三个并联的半H形桥。

马达控制器120可以被配置为控制开关桥118的切换，以控制马达101以期望的方式运转。在本申请中，包括在权利要求中，开关桥的切换指的是开关桥中的一个或多个开关的打开和闭合。例如但非限制地，马达控制器120可以采用电流命令122、电流反馈124和旋转反馈126来控制马达101。

电流命令122可以指示马达101的绕组110中的期望电流。例如但非限制地，电流命令122可以指示绕组110中的电流的期望的量值和方向。由马达101产生的扭矩是马达101的绕组110中的电流的函数。因此，电流命令122可以被称为扭矩命令128。

马达控制器120可以接收电流命令122以启动马达101、停止马达101或者使马达101或负载114以期望的速度沿期望的方向运转。电流命令122可以从任何适当的来源以任何适当的形式向马达控制器120提供。例如但非限制地，马达控制器120可以从用于控制马达101或负载114的一个或多个更高水平的控制器接收电流命令122。这种更高水平的控制器可以包含完全自动化的控制器、人类操作者或者人类操作者与机器控制器相结合。

电流反馈124可以识别马达101的绕组110中的电流。马达101的绕组110中的通过电流反馈124被识别的电流可以被称为绕组110中的实际电流。优选地，电流反馈124包括识别绕组110中的电流的量值和方向两者的信息。

电流反馈124可以由任何适当的电流传感器130来提供。电流传感器130可以包括可被配置为提供期望的电流反馈124的任何数量的适当传感器。例如但非限制地，马达控制器120可以被配置为以适当的方式控制开关桥118的切换，以促使马达101的绕组110中的电流(如由电流反馈124所识别)匹配在电流命令122中识别的期望电流。

旋转反馈126可以识别马达101的转子112的旋转。优选地，旋转反馈126包括识别转子112的旋转的量值和方向两者的信息。旋转反馈126可以由任何适当的旋转传感器132提供。旋转传感器132可以包括可被配置为提供期望的旋转反馈126的任何数量的适当传感器。

马达控制器120可以利用硬件或者与软件相结合的硬件来实施。例如，马达控制器120可以利用可配置硬件134、可编程装置136或两者来实施。可配置硬件134可以包含可配置为执行马达控制器120的一个或多个功能的硬件。可编程装置136可以包含可编程为执行马达控制器120的一个或多个功能的任何装置。例如但非限制地，可编程装置136可以包含可编程微控制器、数字信号处理器或其他可编程装置。

可编程装置136可以被配置为运行程序指令138形式的软件或固件，以实现马达控制器120的一个或多个功能。程序指令138可以被存储在任何适当的计算机可读存储介质140中，以便由可编程装置136使用或转移给可编程装置136。例如但非限制地，计算机可读存储介质140可以包含计算机可读存储装置或用于存储程序指令138的任何其他物理介质。被存储在计算机可读存储介质140上的程序指令138可以包含计算机程序产品142。

图1的图示不意味着暗示对可实现不同的说明性实施例的方式进行物理或结构限制。附加于所图示的部件、代替所图示的部件或者附加于和代替所图示的部件两者的其他部件可以被使用。一些部件在一些说明性实施例中可以是不必要的。而且，方框被呈现以图示一些功能部件。当在不同的说明性实施例中被实施时，这些方框中的一个或多个可以被组合或划分为不同的方框。

例如，马达101可以被连接以驱动多于一个负载。说明性实施例可以被用来控制在任何应用或运转环境中使用的任何尺寸的马达。例如但非限制地，说明性实施例可以被用来控制在汽车、飞机、舰船、航天器和其他交通工具上使用的马达。例如但非限制地，说明性实施例可以被用来控制用于航天器上的指向天线(pointingantenna)、用于加热通风和空气调节(HVAC)系统、用于在飞行器机翼和机身上进行铆接的钻孔装置以及用于其他应用的马达。

转向图2，其根据说明性实施例描绘了马达控制器的框图的图示。在该示例中，马达控制器200可以是图1中用于控制马达101的马达控制器120的一种实施方式的示例。

马达控制器200可以被配置为通过控制开关桥204中的开关的切换来以期望的方式控制马达202的运转。开关桥204包含多个开关，所述多个开关被配置为打开和闭合以将电源206以各种配置连接到马达202的绕组208。开关桥204中的开关可以被控制为在绕组208上提供电力的适当配置，以使马达202以期望的方式运转。开关桥204中的开关的数量和布置可以取决于马达202中的绕组208的相位的数量。例如但非限制地，开关桥204可以是三相桥，所述三相桥包含用于将电源206耦接到三相马达中的三相绕组的三个并联的半H形桥。图3中的开关桥300是这种三相开关桥的示例。图14中的开关桥1400是用于马达的单相绕组的开关桥的示例。

马达控制器200可以包含反馈控制器210。反馈控制器210可以被配置为接收命令旋转212、实际旋转214、命令电流216和实际电流218。命令旋转212可以指示马达202的转子220的期望旋转。例如，命令旋转212可以指示转子220的旋转的期望的方向和速度。实际旋转214包含转子220的旋转的指示。实际旋转212作为反馈被提供给反馈控制器210。实际旋转214可以利用用于识别转子220的旋转的任何适当的旋转传感器222来识别。

命令电流216可以指示马达202的绕组208中的期望电流。例如，命令电流216可以指示马达202的绕组208中的电流224的期望的量值和方向。实际电流218包含马达202的绕组208中的电流224的指示。实际电流218作为反馈被提供给反馈控制器210。实际电流218可以利用任何适当的电流传感器226来识别。

反馈控制器210可以以任何适当的方式来实现以产生工作周期228。工作周期228是每个切换周期230的一部分，在该部分期间开关桥204中的适当的开关被闭合以使得电流能够在电源206与马达202的绕组208之间流动。由反馈控制器210提供的工作周期228还可以识别在切换周期230的被识别部分期间在电源206与绕组208之间流动的电流的方向。

例如但非限制地，工作周期/占空比(dutycycle)228可以通过来自反馈控制器210的单值输出来识别，所述单值输出指示命令电流216是否大于或小于马达202的绕组208中的实际电流218以及马达202的绕组208中的命令电流216与实际电流218之间的差的量值。例如，工作周期228的符号可以指示命令电流216是否大于或小于绕组208中的实际电流218。工作周期228的绝对值可以指示命令电流216与实际电流218之间的差的量值。在这种情况下，当马达202的绕组208中的实际电流218与命令电流216匹配时，工作周期228的值可以为零。

例如但非限制地，反馈控制器210可以包含比例积分控制器或任何其他适当的控制器，用于相对于命令旋转212与实际旋转214之间的差来确定命令电流216。反馈控制器210可以包含比例积分控制器或任何其他适当的控制器，用于相对于命令电流216与实际电流218之间的差来确定工作周期228。由反馈控制器210产生的工作周期228被提供给开关控制器232。

开关控制器232被配置为产生适当的控制信号，用于打开和闭合开关桥204中的开关以实现工作周期228。开关控制器232可以被配置为基于切换周期230控制开关桥204中的开关的切换。切换周期230的持续时间可以以任何适当的方式进行选择。开关控制器223可以通过在每个切换周期230控制开关桥204中的开关以控制在其中开关桥204被配置用于驱动234、惰行(coasting)236或再生238的每个切换周期230的一部分来实施工作周期228。

当开关桥204中的开关被配置用于驱动234时，电源206被连接在马达202的绕组208两端以增加绕组208中的电流224的量值。驱动234也可以被称为产生马达202的绕组208中的电流224。

开关桥204中的开关可以被配置为通过开关桥204使马达202的绕组208短路，以配置开关桥204用于惰行236。在惰行236期间，绕组208中的电流224可以保持相对恒定。例如，在惰行236期间，马达202的绕组208中的电流224可能仅由于开关桥204和绕组208中的电阻和类似损耗而减小。

当开关桥204中的开关被配置用于再生238时，电源206被连接在马达202的绕组208两端以使绕组208中的能量返回到电源206。在再生238期间，马达202的绕组208中的电流224的量值被相对迅速地降低。

开关控制器232可以基于来自反馈控制器210的工作周期228而配置开关桥204用于驱动234、惰行236和再生238。例如，来自反馈控制器210的工作周期228可以指示马达202的绕组208中的期望电流大于绕组208中的实际电流218。在这种情况下，开关控制器232可以控制开关桥204中的开关来配置开关桥204在切换周期230的至少一部分内用于驱动234，以增加绕组208中的电流224。

取决于马达202的绕组208中的电流224的方向，开关桥204中被控制为配置开关桥204用于驱动234、惰行236和再生238的那些开关可以不同。换言之，取决于马达202的运转象限，开关桥204中被控制为配置开关桥204用于驱动234、惰行236和再生238的那些开关可以不同。

非期望状况识别器240被配置为识别在马达202由马达控制器200运转的期间非期望状况242的发生。非期望状况242可以包括可对马达控制器200、马达202、开关桥204和电源206中的一个或多个有非期望影响的任何状况。例如，非期望状况242可以相对于电源206的特性244进行限定。

电源206的一个特性244是输出电压246。当马达202正在再生238时，绕组208两端的电压248可以变得大于电源206的输出电压246。大于电源206的输出电压246的绕组208两端的电压248可能导致绕组208中的非期望的大而不稳定的电流。由绕组208中的电压248大于电源206的输出电压246而引起的不稳定性是非期望状况242的一个示例。在这种情况下，非期望状况242可以由非期望状况识别器240通过比较电源206的输出电压246与绕组208两端的电压248来识别。绕组208两端的电压248可以利用适当的电压传感器250来确定。

电源206的电流极限252是电源206的另一特性244。如果提供给电源206的电流大于电流极限252，则可能导致电源206中的不一致性。因此，当马达202正在再生238时绕组208中的电流224大于电源206的电流极限252是非期望状况242的另一示例。

非期望状况减少器254可以被配置为采取适当的措施以减少或防止非期望状况242。例如，非期望状况减少器254可以被配置为响应于确定绕组208两端的电压248大于电源206的输出电压246而将绕组208中的电流224引导到地线以降低绕组208两端的电压248。作为另一示例，非期望状况减少器254可以被配置为响应于确定提供给电源206的电流224大于电源206的电流极限252而控制工作周期228以减小向电源206提供的绕组208上的电流224。

图2的图示不意味着暗示对可实现不同的说明性实施例的方式进行物理或结构限制。附加于所图示的部件、代替所图示的部件或者附加于和代替所图示的部件两者的其他部件可以被使用。一些部件在一些说明性实施例中可以是不必要的。而且，方框被呈现以图示一些功能部件。当在不同的说明性实施例中被实施时，这些方框中的一个或多个可以被组合或划分为不同的方框。

现在转向图3，其根据说明性实施例描绘了用于控制马达中的电流的开关桥的示意性电路图的图示。在该示例中，开关桥300是图1中的开关桥118和图2中的开关桥204的一种实施方式的示例。

开关桥300被连接到线路302和地线304上的DC电力。开关桥300被配置为将线路302上的DC电力耦接到马达的绕组306、绕组308和绕组310。

在该示例中，连接到开关桥300的马达是三相马达，所述三相马达包含相位A的绕组306、相位B的绕组308和相位C的绕组310。为了当前解释的目的，在绕组306、绕组308和绕组310中沿分别由箭头307、箭头309和箭头311指示的方向的电流可以被称为正电流或沿正方向的电流。在绕组306、绕组308和绕组310中沿与箭头307、箭头309和箭头311相反的方向的电流可以被称为负电流或沿负方向的电流。

开关桥300包含被布置为形成三个并联的半H形桥的切换单元312、314、316、318、320和322。切换单元312、314、316、318、320和322可以利用固态电路元件来实施。例如但非限制地，切换单元312、314、316、318、320和322可以利用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或其他晶体管或晶体管组合来实施。切换单元312、314、316、318、320和322可以包含切换装置，所述切换装置被配置为当切换装置被闭合并且二极管与切换装置并联连接时沿第一方向导通，并且被配置为沿与第一方向相反的第二方向导通。

切换单元312被连接在线路302与相位A的绕组306之间。切换单元312包含开关AH324和二极管326。当开关AH324闭合时，开关AH324沿从线路302到绕组306的方向传导电流。二极管326与开关AH324并联，并且沿开关AH324的相反方向传导电流。

切换单元314被连接在线路302与相位B的绕组308之间。切换单元314包含开关BH328和二极管330。当开关BH328闭合时，开关BH328沿从线路302到绕组308的方向传导电流。二极管330与开关BH328并联，并且沿开关BH328的相反方向传导电流。

切换单元316被连接在线路302与相位C的绕组310之间。切换单元316包含开关CH332和二极管334。当开关CH332闭合时，开关CH332沿从线路302到绕组310的方向传导电流。二极管334与开关CH332并联，并且沿开关CH332的相反方向传导电流。

切换单元318被连接在相位A的绕组306与地线304之间。切换单元318包含开关AL336和二极管338。当开关AL336闭合时，开关AL336沿从绕组306到地线304的方向传导电流。二极管338与开关AL336并联，并且沿开关AL336的相反方向传导电流。

切换单元320被连接在相位B的绕组308与地线304之间。切换单元320包含开关BL340和二极管342。当开关BL340闭合时，开关BL340沿从绕组308到地线304的方向传导电流。二极管342与开关BL340并联，并且沿开关BL340的相反方向传导电流。

切换单元322被连接在相位C的绕组310与地线304之间。切换单元322包含开关CL344和二极管346。当开关CL344闭合时，开关CL344沿从绕组310到地线304的方向传导电流。二极管346与开关CL344并联，并且沿开关CL344的相反方向传导电流。

根据说明性的实施例，开关桥300中的开关可以利用脉冲宽度调制来控制，以控制绕组306、绕组308和绕组310中的电流。对于绕组306、绕组308或绕组310之一中的沿正方向或负方向的现有电流，开关桥300可以被配置用于驱动来自线路302上的DC电力的现有电流、用于使开关桥300中的现有电流惰行或者用于再生现有电流回到线路302。开关桥300还可以被控制以反转绕组306、绕组308和绕组310中的电流，从而改变马达的运转象限。

开关桥300是被呈现以更清楚地描述各种说明性实施例的运转的一般开关桥结构的示例。图3的图示不意味着暗示对可实施根据不同的说明性实施例的开关桥的方式进行物理或结构限制。根据不同的说明性实施例的开关桥可以用与例如在图3中图示的那些部件不同的部件组合来实施。

例如，对于利用IGBT实施的开关桥，开关桥的切换单元中的二极管可能需要作为单独的装置来提供，因为IGBT不具有体二极管。对于利用MOSFET实施的开关桥，MOSFET的内部体二极管可以被使用。在MOSFET被用于开关的情况下，单独的续流(freewheeling)二极管不是必需的。与MOSFET开关串联的独立二极管也不是必需的，但是可以在一些应用中被使用。

转向图4-7，其根据说明性实施例描绘了图3中的开关桥300用于驱动、惰行和再生马达绕组中的电流的各种配置。图4-7中的示例配置用于驱动、惰行和再生在第一运转象限中运转的马达的一组绕组中的电流。基于本文中呈现的说明性实施例的详细描述和示例，用于驱动、惰行和再生马达的其他绕组中的电流和用于其他运转象限的开关桥的切换配置对于本领域技术人员来说将会是已知的。

转向图4，其根据说明性实施例描绘了用于以驱动配置控制马达中的电流的开关桥的示意性电路图的图示。在该示例中，开关桥400是图3中的开关桥300的示例配置。

在该示例中，用于开关桥400的驱动配置包含闭合开关AH324和开关BL340。闭合开关AH324和开关BL340导致电流402从线路302行进通过闭合的开关AH324，沿箭头307的正方向通过相位A的绕组306，并且通过闭合开关BL340到达地线304。假定绕组306中的现有正电流沿箭头307的方向，则电流402将会驱动绕组306中的现有电流，由此增加绕组306中的电流。例如但非限制地，响应于来自马达控制器的指示即绕组306中的沿箭头307的正方向的电流应当被增加，可以使用开关桥400的驱动配置。

现在转向图5，其根据说明性实施例描绘了用于以第一惰行配置控制马达中的电流的开关桥的示意性电路图的图示。在该示例中，开关桥500是图3中的开关桥300的另一示例配置。

在该示例中，开关AH324被闭合以提供用于开关桥500的惰行配置。假定绕组306中的现有正电流沿箭头307的方向，则闭合开关AH324为绕组306中的现有电流产生通过开关桥500的短路。在开关桥500中由此产生的电流502从绕组306行进通过切换单元314中的二极管330，通过闭合的开关AH324，并且沿箭头307的正方向回到绕组306。绕组306中的现有电流可以在开关桥500处于惰行配置的情况下保持相对恒定。

在开关桥500处于惰行配置的情况下，由于开关桥500和绕组306以及绕组308中的电阻和类似损耗，绕组306中的现有电流可能减小相对小的量。例如但非限制地，响应于来自马达控制器的指示即绕组306中的沿箭头307的正方向的电流应当被维持在当前水平，可以使用开关桥500的惰行配置。

转向图6，其根据说明性实施例描绘了用于以第二惰行配置控制马达中的电流的开关桥的示意性电路图的图示。在该示例中，开关桥600是图3中的开关桥300的另一示例配置。

在该示例中，开关BL340被闭合以提供用于开关桥600的惰行配置。假定绕组306中的现有正电流沿箭头307的方向，则闭合开关BL340为绕组306中的现有电流产生通过开关桥600的短路。在开关桥600中由此产生的电流602从绕组306行进通过闭合的开关BL340，通过切换单元318中的二极管338，并且沿箭头307的正方向回到绕组306。绕组306中的现有电流可以在开关桥600处于惰行配置的情况下保持相对恒定。

在开关桥600处于惰行配置的情况下，由于开关桥600和绕组306以及绕组308中的电阻和类似损耗，绕组306中的现有电流可以减小相对小的量。例如但非限制地，响应于来自马达控制器的指示即绕组306中的沿箭头307的正方向的电流应当被维持在当前水平，可以使用开关桥600的惰行配置。

图5中的开关桥500和图6中的开关桥600的惰行配置是用于使绕组306中的沿箭头307的正方向的电流惰行的替代性配置。根据说明性的实施例，两种替代性配置都可以在需要使绕组306中的沿箭头307的方向的正电流惰行的切换周期期间被使用。例如，在需要使绕组306中的正电流惰行的切换周期期间，开关AH324可以闭合并且开关BL340打开，以在一部分切换周期内实施图5中的开关桥500的惰行配置。然后开关AH324可以打开并且开关BL340闭合，以在另一部分切换周期期间实施图6中的开关桥600的惰行配置。

以此方式在不同的惰行配置之间进行切换将在每个切换周期中在开关桥的不同部件之间分享执行惰行电流的负担。因此，以此方式在不同的惰行配置之间进行切换可以减少由于执行惰行电流而引起的开关桥中的部件的不期望的加热。

转向图7，其根据说明性实施例描绘了用于以再生配置控制马达中的电流的开关桥的示意性电路图的图示。在该示例中，开关桥700是图3中的开关桥300的另一示例配置。

在该示例中，开关桥700的再生配置包含打开开关桥700中的所有开关。假定绕组306中的现有正电流沿箭头307的方向，则打开开关桥700中的所有开关将会导致再生电流702。

再生电流702沿从地线304通过二极管338的方向行进，沿箭头307的正方向通过绕组306，并且通过二极管330到达线路302。再生电流702经由线路302将绕组306中的能量返回到DC电源，由此减小绕组306中的电流。例如但非限制地，可以响应于来自马达控制器的指示即绕组306中的沿箭头307的正方向的电流应当被减小，可以使用开关桥700的再生配置。

转向图8-10，其根据说明性实施例描绘了用于控制开关桥中的开关来驱动、惰行和再生马达的绕组中的电流的各种切换周期中的开关正时。图8-10中的示例切换周期被用于驱动、惰行和再生在第一运转象限中运转的马达的一组绕组中的电流。基于本文中呈现的说明性实施例的详细描述和示例，用于控制开关桥中的开关来驱动、惰行和再生马达的其他绕组中的电流以及用于其他运转象限的切换周期对于本领域技术人员来说将会是已知的。在图8-10中提及的特定开关参见图3中的开关桥300中的对应开关。

转向图8，其根据说明性实施例描绘了为马达提供驱动和惰行电流的切换周期的开关正时的图示。在该示例中，切换周期800可以是在用于控制图2中的开关桥204或图3中的开关桥300中的开关的开关控制器232中实施的切换周期230的一种实施方式的示例。

切换周期800可以参考三角波802进行限定。三角波802的频率可以限定切换周期800的频率。根据说明性的实施例，开关桥中的开关可以在每个切换周期期间被打开和闭合，以便为马达的绕组提供期望的驱动、惰行和再生电流(如通过马达控制器来限定)。因此，三角波802的频率还可以限定开关桥中的开关的切换频率。三角波802的频率并且因此切换周期800的频率可以以任何适当的方式进行选择。

在该示例中，线804相对于三角波802的位置可以限定开关桥中的开关AH在切换周期800期间的切换的正时。例如，开关AH可以在点808处被闭合，在此处三角波802正在下降并且越过线804。开关AH可以在点810处被打开，在此处三角波802正在上升并且越过线804。类似地，线806相对于三角波802的位置可以限定开关桥中的开关BL在切换周期800期间的切换的正时。例如，开关BL可以在点812处被打开，在此处三角波802正在下降并且越过线线806。开关BL可以在点814处被闭合，在此处三角波802正在上升并且越过线806。

从图中可以看出，线804和线806相对于三角波802的位置可以限定在每个切换周期期间内的多少时间开关桥被配置用于驱动、惰行或再生马达的绕组中的电流。因此，线804和线806相对于三角波802的位置可以由马达控制器根据需要进行调整，以在马达绕组中实现期望的电流。例如但非限制地，可以响应于来自反馈控制器(诸如来自图2中的反馈控制器210)的输出来调整线804和线806相对于三角波802的位置。

在该示例中，切换周期800的完整时段可以从时间t₁行进到时间t₆。在从时间t₁到时间t₂的时间段816期间，开关桥中的开关BL闭合，并且开关桥中的开关AH打开。因此，在时间段816期间，开关桥可以被配置用于如图6所示的惰行电流。开关AH在时间t₂处闭合。在从时间t₂到时间t₃的时间段818期间，开关BL和开关AH两者都闭合。因此，在时间段818期间，开关桥可以被配置用于图4所示的驱动电流。

开关BL在时间t₃处打开。在从时间t₃到时间t₄的时间段820期间，开关BL打开并且开关AH闭合。因此，在时间段820期间，开关桥可以被配置用于如图5所示的惰行电流。在时间t₄处，开关BL被再次闭合。在从时间t₄到时间t₅的时间段822期间，开关BL和开关AH两者都被闭合，并且开关桥被再次配置用于驱动(如在时间段818中那样)。在时间t₅处，开关AH打开。在从时间t₅到时间t₆的时间段824期间，开关BL闭合并且开关AH打开，并且开关桥再次被配置用于惰行(如在时间段816中那样)。

在该示例中，开关桥被配置为在切换周期800期间的大约一半时间内用于驱动电流。在切换周期800期间的另一半时间内，开关桥被配置用于惰行。因此，例如但非限制地，用于切换周期800的工作周期/占空比可以被称为50％工作周期/占空比或+50％工作周期/占空比。

来自反馈控制器的输出可以将用于切换开关桥中的开关的期望工作周期/占空比限定为在从1到-1的范围内的单个带符号的值。在这种情况下，例如但非限制地，响应于来自反馈控制器的输出值0.5，可以如针对切换周期800描述的那样控制开关桥中的开关。

转向图9，其根据说明性实施例描绘了用于为马达仅提供惰行电流的切换周期的开关正时的图示。在该示例中，切换周期900可以是在用于控制图2中的开关桥204或图3中的开关桥300中的开关的开关控制器232中实施的切换周期230的一种实施方式的示例。

在该示例中，限定开关桥中的开关AH的切换正时的线804和限定开关桥中的开关BL的切换正时的线806两者都被定位在三角波802的波峰之间的中途。在这种情况下，在切换周期900期间，开关BL在开关AH闭合的同时打开，并且开关AH在开关BL闭合的同时打开。每一个开关AH和BL在切换周期900的该时段期间被打开和闭合一次。

因此，在该示例中，在切换周期900期间的大约一半时间内，开关BL闭合并且开关AH打开。在此时间内，开关桥可以被配置用于如图6所示的惰行电流。在切换周期900期间的另一半时间内，开关BL打开并且开关AH闭合。在此时间内，开关桥可以被配置用于如图5所示的惰行电流。

该开关桥因此被配置为在切换周期900期间的大约所有时间内用于惰行电流。因此，例如但非限制地，用于切换周期900的工作周期/占空比可以被称为0％工作周期/占空比。来自反馈控制器的输出可以将用于开关桥切换的期望工作周期/占空比限定为在从1到-1的范围内的单个带符号的值。在这种情况下，例如但非限制地，响应于来自反馈控制器的输出值0，可以如针对切换周期900描述的那样控制开关桥中的开关。

转向图10，其根据说明性实施例描绘了用于为马达提供惰行和再生电流的切换周期的开关正时的图示。在该示例中，切换周期1000可以是在用于控制图2中的开关桥204或图3中的开关桥300中的开关的开关控制器232中实施的切换周期230的一种实施方式的另一示例。如同在之前的示例中，线804和806相对于三角波802的位置可以限定开关桥中的开关AH和BL分别在切换周期1000期间的切换的正时。

在该示例中，切换周期1000的完整时段可以从时间t₁行进到时间t₅。在从时间t₁到时间t₂的时间段1002期间，开关桥中的开关BL闭合，并且开关桥中的开关AH打开。因此，在时间段1002期间，开关桥可以被配置用于如图6所示的惰行电流。当三角波802正在下降并且越过线806时，开关BL在时间t₂处被打开。

在从时间t₂到时间t₃的时间段1004期间，开关BL和开关AH两者都闭合。因此，在时间段1004期间，开关桥可以被配置用于如图7所示的驱动电流。当三角波802正在下降并且越过线804时，开关AH在时间t₃处被闭合。在从时间t₃到时间t₄的时间段1006期间，开关BL打开并且开关AH闭合。因此，在时间段1006期间，开关桥可以被配置用于如图5所示的惰行电流。在时间t₄处，当三角波802正在上升并且越过线804时，开关AH被打开。在从时间t₄到时间t₅的时间段1008期间，开关BL和开关AH两者都打开，并且开关桥再次被配置用于再生(如在时间段1004中那样)。

在该示例中，开关桥被配置为在切换周期1000期间的大约一半时间内用于再生电流。在切换周期1000期间的另一半时间内，开关桥被配置用于惰行。再生电流沿着与马达中的驱动电流相反的方向。因此，例如但非限制地，用于切换周期1000的工作周期/占空比可以被称为-50％工作周期/占空比。

来自反馈控制器的输出可以将用于切换开关桥的期望工作周期/占空比限定为在从1到-1的范围内的单个带符号的值。在这种情况下，例如但非限制地，响应于来自反馈控制器的输出值-0.5，可以如针对切换周期1000描述的那样控制开关桥中的开关。

转向图11，其根据说明性实施例描绘了用于为马达仅提供再生电流的切换周期的开关正时的图示。在该示例中，切换周期1100可以是在用于控制图2中的开关桥204或图3中的开关桥300中的开关的开关控制器232中实施的切换周期230的一种实施方式的另一示例。

图8-10中的示例切换周期用于控制在第一运转象限中运转的马达的一组绕组中的电流。相比之下，切换周期1100是用于当马达在第四运转象限中运转时控制马达的一组相同的绕组中的电流的切换周期的示例。

针对第四运转象限中的驱动、惰行和再生的绕组中的电流的方向可以与针对第一运转象限中的驱动、惰行和再生的绕组中的电流的方向相反。因此，在第四运转象限中的切换周期期间被控制的开关桥中的开关可以不同于在第一运转象限中的切换周期期间被控制的开关桥中的开关，以便为第四象限中的马达运转提供期望的驱动、惰行和再生电流，所述期望的驱动、惰行和再生电流沿着与用于第一象限中的马达运转的电流相反的方向。

例如，在图8-10中，开关桥中的开关AH和BL在切换周期期间被控制，以控制在第一象限中运转的马达的马达绕组中的电流。相比之下，开关桥中的开关AL和BH在切换周期1100期间被控制，以控制在第四象限中运转的马达的相同绕组中的电流。

在该示例中，线1104相对于三角波802的位置可以限定开关桥中的开关AL在切换周期1100期间的切换的正时。例如，当三角波802正在下降并且越过线1104时，开关AL可以闭合，而当三角波802正在上升并且越过线1104时，开关AL可以打开。类似地，线1106相对于三角波802的位置可以限定开关桥中的开关BH在切换周期1100期间的切换的正时。例如，当三角波802正在上升并且越过线1106时，开关BH可以闭合，而当三角波802正在下降并且越过线1106时，开关BH可以打开。

因此，线1104和线1106相对于三角波802的位置可以限定在每个切换周期期间内的多少时间开关桥被配置用于驱动、惰行或再生马达的绕组中的电流。因此，线1104和线1106相对于三角波802的位置可以由马达控制器根据需要进行调整，以在马达绕组中实现期望的电流。例如但非限制地，线1104和线1106相对于三角波802的位置可以响应于来自反馈控制器(诸如来自图2中的反馈控制器210)的输出而被调整。

在该示例中，线1104和线1106被定位在三角波802的相反波峰处，使得三角波802决不越过线1104和1106。在这种情况下，开关AL和BH都可以在整个切换周期1100期间保持打开。因此，该开关桥可以被配置用于在所有切换周期1100内都仅提供马达绕组中的再生电流。

马达在第四运转象限中运转期间马达绕组中的电流沿着与马达在第一运转象限中运转期间马达绕组中的电流相反的方向。因此，马达在第四运转象限中运转期间马达绕组中的再生电流沿着与马达在第一运转象限中运转期间马达绕组中的驱动电流相同的方向。因此，例如但非限制地，切换周期1100的工作周期/占空比可以被称为100％工作周期/占空比，其中开关桥被配置用于在切换周期1100的大约所有时间内再生马达绕组中的电流。

来自反馈控制器的输出可以将用于切换开关桥中的开关的期望工作周期/占空比限定为在从1到-1的范围内的单个带符号的值。在这种情况下，例如但非限制地，响应于来自反馈控制器的输出值1，可以如针对在马达在第四运转象限中运转期间的切换周期1100描述的那样控制开关桥中的开关。

转向图12，其根据说明性实施例描绘了马达的运转象限的图示。在该示例中，马达的运转象限1200可以是图1中的马达101的运转象限的示例。运转象限1200可以参考马达的转速和马达绕组中的电流进行限定。

在该示例中，马达的转速参考水平轴线1202进行识别。例如但非限制地，马达的转速可以是以每分钟转数RPM或利用用于指示转子多快旋转的任何其他适当单位表示的转子的速度。

在水平轴线1202上的点1206处的马达的转速为零。因此，水平轴线1202上的点1206对应于马达不沿任一方向旋转。

在水平轴线1202上的点1206右侧的点对应于马达沿第一旋转方向的旋转。在水平轴线1202上的点1206更右侧的点对应于马达沿第一旋转方向的更快旋转。例如但非限制地，在水平轴线1202上的点1206右侧的点可以对应于马达沿顺时针方向的旋转。在水平轴线1202上的点1206右侧的点可以通过正数来识别。因此，马达沿第一旋转方向的旋转可以被称为正旋转。

在水平轴线1202上的点1206左侧的点对应于马达沿第二旋转方向的旋转。在水平轴线1202上的点1206更左侧的点对应于马达沿第二旋转方向的更快旋转。第二旋转方向可以被称为相对于第一旋转方向的相反旋转方向。

类似地，第一旋转方向可以被称为相对于第二旋转方向的相反旋转方向。例如但非限制地，在水平轴线1202上的点1206左侧的点可以对应于马达沿逆时针方向的旋转。在水平轴线1202上的点1206左侧的点可以通过负数来识别。因此，马达沿第二旋转方向的旋转可以被称为负旋转。

在该示例中，马达的绕组中的电流参考垂直轴线1207进行识别。例如但非限制地，马达绕组中的电流可以利用任何适当的电流单位来识别。由马达产生的扭矩的方向和量值可以直接随着马达绕组中的电流方向和量值而改变。因此，马达绕组中的电流还可以利用任何适当的扭矩单位来识别。在这种情况下，由马达产生的扭矩可以参考垂直轴线1207来识别，并且运转象限1200可以参考马达的转速和由马达产生的扭矩进行限定。

在垂直轴线1207上的点1206处，马达绕组中的电流和由马达产生的扭矩为零。因此，垂直轴线1207上的点1206对应于马达绕组中的电流不沿任一方向并且马达不产生沿任一方向的扭矩。

在垂直轴线1207上的点1206上方的点对应于马达绕组中的沿第一电流方向的电流和由马达沿第一旋转方向产生的扭矩。在垂直轴线1207上的点1206更上方的点对应于沿第一电流方向的更大量值的电流和沿第一旋转方向的更大扭矩。例如但非限制地，在垂直轴线1207上的点1206上方的点可以对应于沿顺时针方向的扭矩。在垂直轴线1207上的点1206上方的点可以通过正数来识别。因此，沿第一电流方向的电流可以被称为正电流或沿正方向的电流，并且沿第一旋转方向的扭矩可以被称为正扭矩。

在垂直轴线1207上的点1206下方的点对应于马达绕组中的沿第二电流方向的电流和由马达沿第二旋转方向产生的扭矩。在垂直轴线1207上的点1206更上方的点对应于沿第二电流方向的更大量值的电流和沿第二旋转方向的更大扭矩。第二电流方向可以被称为相对于第一电流方向的相反电流方向。

类似地，第一电流方向可以被称为相对于第二电流方向的相反电流方向。例如但非限制地，在垂直轴线1207上的点1206下方的点可以对应于沿逆时针方向的扭矩。在垂直轴线1207上的点1206下方的点可以通过负数来识别。因此，沿第二电流方向的电流可以被称为负电流或沿负方向的电流，并且沿第二旋转方向的扭矩可以被称为负扭矩。

当马达正沿第一旋转方向旋转并且马达的绕组中的电流沿第一电流方向以产生沿第一旋转方向的扭矩时，马达可以正在第1象限1208中运转。因此，在该示例中，马达在第1象限1208中的运转可以通过来正旋转、正电流和正扭矩来表征。

当马达正沿第二旋转方向旋转并且马达的绕组中的电流沿第一电流方向以产生沿第一旋转方向的扭矩时，马达可以正在第2象限1210中运转。因此，在该示例中，马达在第2象限1210中的运转可以通过负旋转、正电流和正扭矩来表征。

当马达正沿第二旋转方向旋转并且马达的绕组中的电流沿第二电流方向以产生沿第二旋转方向的扭矩时，马达可以正在第3象限1212中运转。因此，在该示例中，马达在第3象限1212中的运转可以通过负旋转、负电流和负扭矩来表征。

当马达正沿第一旋转方向旋转并且马达的绕组中的电流沿第二电流方向以产生沿第二旋转方向的扭矩，马达可以正在第4象限1214中运转。因此，在该示例中，马达在第4象限1214中的运转可以通过正旋转、负电流和负扭矩来表征。

在第1象限1208和第3象限1212中，马达绕组中的电流产生沿着与马达的旋转方向相同的方向的扭矩。因此，在第1象限1208和第3象限1212中，由马达产生的扭矩支持马达的运转。马达在第1象限1208和第3象限1212中的运转可以被称为牵引。在第1象限1208和第3象限1212中运转的马达的运转方向被反转。因此，第3象限1212可以被称为相对于第1象限1208的反向牵引运转象限。第1象限1208可以被称为相对于第3象限1212的反向牵引运转象限。

在第2象限1210和第4象限1214中，马达绕组中的电流产生沿着与马达的旋转方向相反的方向的扭矩。因此，在第2象限1210和第4象限1214中，由马达产生的扭矩对抗马达的运转。马达在第2象限1210和第4象限1214中的运转可以被称为制动。

在一个示例中，线1216图示了当马达在若干运转象限1200中运转时马达的旋转、绕组电流和扭矩的变化率。马达的运转可以在第1象限1208中开始。线段1218指示马达绕组中沿正方向的电流的最初相对大的增加。电流的这种相对大的增加产生沿第一旋转方向的扭矩的相应大的增加，从而促使马达开始沿第一旋转方向旋转。

线段1220指示绕组中的正电流以及因此沿第一旋转方向的扭矩可以被维持以使马达沿第一旋转方向的转速加速到期望的惰行速度。线段1220指示在马达的旋转开始之后并且当马达的转速被加速到期望的惰行速度时，正电流以及因此沿第一旋转方向产生的扭矩的量值可以被逐渐减小。线段1222指示当马达的转速被维持在期望的惰行速度时，马达绕组中的正电流以及因此沿第一旋转方向产生的扭矩的量值可以被进一步减小。

在点1224处，马达的运转从第1象限1208改变到第4象限1214。线段1226指示马达绕组中沿负方向的电流的相对大的增加。负电流的这种相对大的增加产生沿第二旋转方向的扭矩的相应大的增加。由马达产生的扭矩现在对抗马达的运转，从而促使马达开始制动。

线段1228指示绕组中的负电流以及因此沿第二旋转方向的扭矩被维持以减小马达沿第一旋转方向的转速。线段1228指示在马达的转速被减小的制动期间，负电流以及因此沿第二旋转方向产生的扭矩的量值可以被逐渐减小。

在点1230处，马达的运转从第4象限1214改变到第3象限1212。在点1230处，马达的旋转方向从第一旋转方向反转到第二旋转方向。线段1232指示马达绕组中的负电流以及因此沿第二旋转方向产生的扭矩可以被维持以加速马达沿第二旋转方向的转速。

转向图13，其根据说明性实施例描绘了用于减少马达中的电流的不稳定性的非期望状况识别器和非期望状况减少器的框图的图示。非期望状况识别器1300和非期望状况减少器1302可以分别是图2中的非期望状况识别器240和非期望状况减少器254的实施方式的示例。

非期望状况识别器1300被配置为当绕组1308两端的电压1306大于第一电压阈值1310时识别非期望状况1304。绕组1308两端的电压1306可以利用适当的电压传感器1312来识别。第一电压阈值1310可以相对于电源1316的输出电压1314进行限定。例如但非限制地，第一电压阈值1310可以大约等于电源1316的输出电压1314。电源1316的输出电压1314可以利用适当的电压传感器1318来识别。

非期望状况识别器1300还可以被配置为识别何时绕组1308两端的电压1306小于第二电压阈值1320。第二电压阈值1320低于第一电压阈值1310。

非期望状况减少器1302可以包括开关1322和电阻器1324。开关1322可以是适当的固态开关。非期望状况减少器1302可以被配置为响应于由非期望状况识别器1300识别的非期望状况1304而闭合开关1322以通过电阻器1324将绕组1308中的电流1326引导到地线。非期望状况减少器1302可以被配置为当绕组1308两端的电压1306低于第二电压阈值1320时打开开关1322以停止通过电阻器1324将电流1326引导到地线1328。

电阻器1324可以包含可变电阻器1330。在这种情况下，电阻器1324的电阻1332可以由电阻选择器1334基于绕组1308中的电流1326的水平1336来设定。例如，可以由电阻选择器1334响应于绕组1308中的电流1326的更高水平1336来选择更高的电阻1332。绕组1308中的电流1326的水平1336可以利用适当的电流传感器1338来识别。

可变电阻器1330可以包含多个电阻器。在这种情况下，电阻选择器1334可以基于所述多个电阻器的温度选择可变电阻器1330中的所述多个电阻器中的若干电阻器以提供适当的电阻1332，从而防止可变电阻器1330中的电阻器过热。可变电阻器1330中的电阻器的温度可以利用适当的温度传感器1340来确定。

转向图14，其根据说明性实施例描绘了用于将马达绕组中的电流引导到地线的开关桥和开关以及电阻器的示意性电路图的图示。开关1402和电阻器1404可以分别是图13中的开关1322和电阻器1324的示例。

在该示例中，开关桥1400被配置为将马达的绕组1406耦接到连接在接线端1408与地线1410之间的电源。当开关1402闭合时，绕组1406中的电流经由电阻器1404被引导到地线1410。二极管1412被连接在开关桥1400与开关1402之间，以防止当开关1402闭合时电源通过开关1402短接。

转向图15，其根据说明性实施例描绘了离散值可变电阻器的示意性电路图的图示。可变电阻器1500是图13中的可变电阻器1330的一种实施方式的示例。

可变电阻器1500包含被并联连接的四个电阻器1502、1504、1506和1508。开关1510、1512、1514和1516分别与电阻器1502、1504、1506和1508串联连接。根据说明性实施例的可变电阻器可以具有多于或少于四个电阻器和开关。电阻器1502、1504、1506和1508的电阻可以相同或不同。可变电阻器1500的电阻通过闭合开关1510、1512、1514和1516中的适当开关来选择。

转向图16，其根据说明性实施例描绘了电阻选择器的框图的图示。电阻选择器1600是图13中的电阻选择器1334的一种实施方式的示例。在该示例中，电阻选择器1600被配置用于选择由图15中的可变电阻器1500提供的电阻。

电阻选择器1600可以被配置为基于马达的绕组中的命令电流1604与实际电流1606之间的差确定所选择的电阻1602。所选择的电阻1602可以被提供给电阻器开关控制器1608。电阻器开关控制器1608可以被配置为产生用于控制开关的控制信号1610以选择可变电阻器中的若干电阻器，所述可变电阻器包括被并联连接的多个电阻器。

电阻器开关控制器1608可以被配置为使用针对可变电阻器中的多个电阻器的温度信息1612来选择多个电阻器中的哪一些应当被用来提供所选择的电阻1602。温度信息1612可以被用来选择要被用来防止可变电阻器中的电阻器过热的电阻器。温度信息1612可以被用来基于过热的风险识别可变电阻器中的应当或不应当使用的电阻器，并且因此可以影响可变电阻器的可用电阻1614。可用电阻1614可以被提供给电阻选择器1600，并且被电阻选择器1600用来确定所选择的电阻1602。

转向图17，其根据说明性实施例描绘了马达的绕组中的电流的图示。例如，线1700可以指示图13中的绕组1308中的电流1326。

在该示例中，马达正在第1象限中从时间0到时间t₁运转。在第1象限中，马达正在驱动，并且马达中的电流为正。在时间t₁处，马达被指令开始制动。作为响应，马达控制器控制开关桥使马达绕组中的电流反向。结果，在时间t₂处，马达开始在第4象限中运转。在第4象限中，马达正在再生，并且马达中的电流为负。

当马达正在第4象限中再生时，马达绕组两端的电压在时间t₃处上升至高于电源电压，从而导致非期望的电流尖峰1706。根据说明性的实施例，马达绕组两端的电压上升至高于电源电压的非期望状况可以在时间t₃处被识别，并且作为响应，绕组中的电流可以通过电阻器被引导到地线。在这种情况下，绕组中的电流保持较好的控制(如由线段1708所指示)。

转向图18，其根据说明性实施例描绘了用于减少马达中的不稳定性的过程的流程图的图示。例如，过程1800可以由图13中的非期望状况识别器1300和非期望状况减少器1302来执行。

过程1800可以开始于识别电源的输出电压(操作1802)。由电源提供电力的马达的马达绕组两端的电压也被识别(操作1804)。然后确定马达绕组两端的电压是否大于电源的输出电压(操作1806)。过程1800可以重复在操作1802处识别电源的输出电压和在操作1804处识别马达绕组两端的电压，直至在操作1806处作出马达绕组两端的电压大于电源的输出电压的确定。

响应于确定绕组两端的电压大于电源的输出电压，马达绕组中的电流经由电阻器被引导到地线(操作1808)。然后确定马达绕组两端的电压是否小于第二电压阈值(操作1810)。马达绕组中的电流可以继续在操作1808处经由电阻器被引导到地线，直至在操作1810处确定马达绕组两端的电压小于第二电压阈值。第二电压阈值可以小于电源的输出电压。例如但非限制地，第二电压阈值可以比电源的输出电压小大约20伏或者比电源的输出电压小任何其他适当的量。当马达绕组两端的电压被确定为小于第二电压阈值时，可以停止将马达绕组中的电流引导到地线(操作1812)，之后该过程终止。

转向图19，其根据说明性实施例描绘了用于选择可变电阻器的电阻的过程的流程图的图示。例如，过程1900可以由图13中的电阻选择器1334来执行。

过程1900可以开始于识别马达的绕组中的电流的水平(操作1902)。可变电阻器中的多个电阻器的温度可以被识别(操作1904)。然后基于马达绕组中的电流的水平和电阻器的温度来选择可变电阻器中的所述多个电阻器中的若干电阻器(操作1906)，之后该过程终止。

转向图20，其根据说明性实施例描绘了用于在马达的运转期间保护电源不受非期望电流伤害的非期望状况识别器和非期望状况减少器的框图的图示。非期望状况识别器2000和非期望状况减少器2002分别是图2中的非期望状况识别器240和非期望状况减少器254的一种实施方式的示例。

非期望状况识别器2000被配置为识别非期望状况2004，其中马达与电源2006之间的电流大于电源2006的电流极限2008。例如，当马达的绕组的命令电流2010大于电流极限2008时，非期望状况2004可以被识别。例如但非限制地，可以在方框2012处基于马达的命令旋转2014与马达的实际旋转2016之间的差来确定命令电流2010。

非期望状况减少器2002被配置为控制用于控制马达的工作周期/占空比2018以使得马达与电源2006之间的电流不超过电源2006的电流极限2008。例如，可以在方框2020处基于马达的绕组中的命令电流2022与实际电流2024之间的差来确定工作周期/占空比2018。非期望状况减少器2002可以响应于由非期望状况识别器2000识别的非期望状况2004而基于电流极限2008来设定命令电流2022。否则，命令电流2010可以被用来确定工作周期/占空比2018。

电源2006的电流极限2008可以是变量2026。例如，电源2006可以包含电池2028。在这种情况下，电流极限2008的值2030可以利用来自电池2028的电电芯(cell)平衡器电路2032的反馈来确定。

转向图21，其根据说明性实施例描绘了用于在马达的运转期间保护电源不受非期望电流伤害的电流控制的波形图的图示。在该示例中，线2100指示马达的绕组的命令电流，而线2102指示马达的绕组中的实际电流。

在时间0之前，马达正在驱动，并且马达的占空比被维持近似稳定在大约10％。在时间0处，马达被命令紧急制动。作为响应，命令电流反转方向。占空比被改变为100％沿相反方向，以尽可能迅速地改变绕组中的电流的方向。在该示例中，命令电流受限于用于马达的电源的电流极限。

虚线线段2104指示，如果命令电流不受电源的电流极限限制，则命令电流的量值将会更大。在这种情况下，绕组中的电流的量值将会超过电源的电流极限(如通过虚线线段2106所示)。

转向图22，其根据说明性实施例描绘了用于在马达的运转期间保护电源不受非期望电流伤害的过程的流程图的图示。例如，过程2200可以由图20中的非期望状况识别器2000和非期望状况减少器2002来执行。

过程2200可以开始于识别马达的命令电流(操作2202)。电源的电流极限也被识别(操作2204)。然后确定命令电流是否大于电源的电流极限(操作2206)。响应于在操作2206处确定在操作2202中识别的命令电流大于电源的电流极限，命令电流被设定为等于电源的电流极限(操作2208)。然后利用命令电流来控制用于控制马达绕组中的电流的工作周期/占空比(操作2210)，之后该过程终止。

不同的说明性实施例可以采取全硬件实施例的形式，或全软件实施例的形式，或包含硬件元件和软件元件的实施例的形式。一些实施例以软件的形式实现，这些形式包括但不限于例如固件、常驻软件以及微码。

此外，不同的实施例可以采取可从计算机可用介质或计算机可读介质访问的计算机程序产品的形式，该计算机可用介质或计算机可读介质提供程序代码，以便由执行指令的计算机或任何装置或系统使用，或与它们一起使用。为了本公开的目的，计算机可用介质或计算机可读介质通常可以是能够容纳、存储、传递、传播或输送程序的任何有形装置，以便所述程度由指令执行系统、装置或设备使用，或与指令执行系统、装置或设备一起使用。

计算机可用介质或计算机可读介质可以是例如但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统或传播介质。计算机可读介质的非限制示例包括半导体或固态存储器、磁带、可移除的计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和光盘。光盘可以包括高密度盘只读存储器(CD-ROM)、高密度盘读/写存储器(CD-R/W)和DVD。

另外，计算机可用介质或计算机可读介质可以容纳或存储计算机可读程序代码或计算机可用程序代码，使得当计算机可读程序代码或计算机可用程序代码在计算机上执行时，这个计算机可读程序代码或计算机可用程序代码的执行使计算机经由通信链路传送另一个计算机可读程序代码或计算机可用程序代码。这个通信链路可以使用例如但不限于物理或无线的介质。

适用于存储和/或执行计算机可读程序代码或计算机可用程序代码的数据处理系统包括通过通信结构(诸如系统总线)直接或间接耦合到存储器元件的一个或多个处理器。存储器元件可以包括在程序代码的实际执行期间采用的本地存储器、大容量存储装置和高速缓冲存储器，所述高速缓冲存储器提供对至少一些计算机可读程序代码或计算机可用程序代码的临时存储，以减少在执行代码期间可能从大容量存储装置中获取代码的次数。

输入/输出或I/O设备可以直接或通过介入的I/O控制器耦合到该系统。这些设备可以包括例如但不限于键盘、触摸屏显示器和定点设备。不同的通信适配器也可以耦合到该系统，以使数据处理系统能够变为通过介入的私人或公共网络耦合到其他数据处理系统或远程打印机或存储设备。非限制性示例如调制解调器和网络适配器仅仅是目前可用类型的通信适配器中的一些。

对不同的说明性实施例进行描述是为了解释和说明，而不意味着是穷举的或限制于所公开的形式中的实施例。多种修改和变化对本领域技术人员是显而易见的。此外，不同的说明性实施例可以提供相比于其他说明性实施例不同的优点。选择并且描述选定的一个或更多个实施例是为了更好地解释实施例的原理、实际应用，并使本领域技术人员能够理解具有适用于预期特定用途的各种修改的各种实施例的公开。

Claims (15)

1.一种设备，其包括：

马达，其包含绕组；

开关桥，其包含多个开关，所述多个开关被配置为将电源耦接到所述绕组；

马达控制器，其被配置为控制所述多个开关；

非期望状况识别器，其被配置为当所述马达正在为所述电源提供电力时识别所述设备中的非期望状况，其中所述非期望状况相对于所述电源的特性进行限定；以及

非期望状况减少器，其被配置为响应于通过所述非期望状况识别器识别所述设备中的所述非期望状况而减少所述非期望状况。

2.根据权利要求1所述的设备，其中：

在被配置为当所述马达正在为所述电源提供电力时识别所述设备中的所述非期望状况的情况下，所述非期望状况识别器被配置为当所述绕组两端的电压大于第一电压阈值时识别所述设备中的所述非期望状况，其中所述第一电压阈值相对于所述电源的输出电压进行限定；以及

在被配置为响应于识别所述设备中的所述非期望状况而减少所述非期望状况的情况下，所述非期望状况减少器被配置为响应于识别所述设备中的所述非期望状况而经由电阻器将所述绕组中的电流引导到地线。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一电压阈值大约等于所述电源的所述输出电压。

4.根据权利要求2所述的设备，其中：

所述非期望状况识别器被进一步配置识别所述绕组两端的电压何时小于第二电压阈值，其中所述第二电压阈值低于所述第一电压阈值；以及

所述非期望状况减少器被配置为响应于识别所述绕组两端的电压何时小于所述第二电压阈值而停止将所述绕组中的电流引导到地线。

5.根据权利要求2所述的设备，其中：

所述电阻器是可变电阻器；以及

所述非期望状况减少器被进一步配置为响应于所述绕组中的电流的水平而选择所述可变电阻器的电阻。

6.根据权利要求5所述的设备，其中：

所述电阻器包含并联的多个电阻器；以及

所述非期望状况减少器被进一步配置为基于所述多个电阻器的温度选择所述绕组中的电流被引导到地线所经过的所述多个电阻器中的若干电阻器。

7.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述马达控制器被配置为控制工作周期，在所述工作周期期间，所述开关桥中的所述多个开关中的若干开关响应于命令电流而被闭合以在所述电源与所述绕组之间提供电流；

在被配置为当所述马达正在为所述电源提供电力时识别所述设备中的所述非期望状况的情况下，所述非期望状况识别器被配置为当所述命令电流大于所述电源的电流极限时识别所述设备中的所述非期望状况；以及

在被配置为响应于识别所述设备中的所述非期望状况而减少所述非期望状况的情况下，所述非期望状况减少器被配置为当所述命令电流大于所述电源的所述电流极限时基于所述电源的所述电流极限设定所述命令电流。

8.根据权利要求7所述的设备，其中：

所述电源的所述电流极限是变量；

所述电源包含电池；以及

所述非期望状况识别器被进一步配置为基于来自用于所述电池的电池芯平衡器电路的反馈选择所述电流极限的值。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备在飞行器上。

10.一种控制马达的方法，其包括：

控制开关桥中的多个开关以将电源耦接到所述马达的绕组；

确定所述绕组两端的电压是否大于第一电压阈值，其中所述第一电压阈值相对于所述电源的输出电压进行限定；以及

响应于确定所述绕组两端的电压大于所述第一电压阈值而经由电阻器将所述绕组中的电流引导到地线。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一电压阈值基本等于所述电源的所述输出电压。

12.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：

确定所述绕组两端的所述电压何时小于第二电压阈值，其中所述第二电压阈值低于所述第一电压阈值；以及

响应于确定所述绕组两端的所述电压何时小于所述第二电压阈值而停止将所述绕组中的所述电流引导到地线。

13.根据权利要求10所述的方法，其中所述电阻器是可变电阻器。

14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：

响应于所述绕组中的所述电流的水平来选择所述可变电阻器的电阻。

15.根据权利要求14所述的方法，其中：

所述电阻器包含并联的多个电阻器；以及

所述方法进一步包括基于所述多个电阻器的温度选择所述绕组中的所述电流被引导到地线所经过的所述多个电阻器的若干电阻器。