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马达驱动电路制造技术

技术编号:17815434 阅读:12 留言:0更新日期:2018-04-28 07:05
公开了马达驱动电路。本发明专利技术涉及马达控制领域。公开了用于驱动至少一个电动马达的电路,至少一个马达具有至少一组相绕组。电路被布置为包括马达驱动电路的至少一个通道,该马达驱动电路在使用中可操作地将驱动电压提供给马达的一组相绕组。为至少一个通道提供反向电池保护电路,并且位于从电源到马达驱动电路的馈路中或从马达驱动电路到电源的返回路径中。反向电池保护电路包括当电池断开时常开并且在电池以与驱动电路相反的极性错误连接的情况下保持断开的开关。电路还包括控制装置,被布置成控制反向电池保护电路的开关,以在控制装置确定电池以正确的极性连接的情况下闭合开关。在满足一个或多个附加条件的情况下在马达的操作期间断开开关。

【技术实现步骤摘要】
马达驱动电路
本专利技术涉及用于电动马达的马达驱动电路,特别地但不限于用于汽车应用中。
技术介绍
已知在一系列汽车应用中提供马达,包括其中马达直接作用在转向系统的一部分上以生成驾驶员辅助扭矩的电动辅助转向系统,以及其中马达驱动泵,泵又将液压流体移动到系统周围的制动和转向系统。已知通过将马达的各相通常以桥接的形式连接到马达驱动电路来驱动多相电动马达。在已知的驱动电路中,各相的端部被连接到包括连接到电池的一个端子的开关的上臂,以及包括连接到电池的另一端子的半导体开关的下臂。对于三相马达,驱动级可以包括具有这样的三对臂的三相桥。在使用中,控制器向驱动电路的每个开关施加电压模式,以使开关以限定的模式快速地断开和闭合,从而控制施加到马达的各相的电压的幅度和相位。依赖于所使用的马达控制策略,根据需要,相位可以相对于由马达旋转生成的任何反电动势电压超前或之后。通过连接到驱动电路的多相马达,马达将生成可以超过电池电源电压的反电动势。当马达不通过桥式电路驱动而是经受施加到转子上的使得转子高速旋转的扭矩时,或者甚至在被驱动的速度足够高的情况下,可能会发生这种情况。如果任其发展,则该反电动势可以被证明是有问题的。图1示出了通过电池电源102和驱动桥101中的MOSFET开关的体二极管的、马达100周围的可能闭合路径。当马达驱动时,可以通过在峰值反电动势之前使得施加到马达的电流波形超前来弱化磁场,从而克服高的反电动势。这允许马达比其它情况下更快地旋转。在驱动电路或将电路连接到电源的供电线或马达控制器发生故障的情况下,或者简单地当马达未被驱动而是被施加到转子的扭矩反向驱动使其作为发电机时,通过使电场超前可能不能充分弱化电场。这将导致生成全反电动势,全反电动势然后经由MOSFET二极管传导到电池上—理论上传导到DC电池总线上,并从DC电池总线传导回电池中。虽然没有破坏性,但申请人已经意识到这可能会对马达造成巨大拖曳,从而限制了高速运行。对于许多应用,通过在电路设计中使用冗余来提供额外的安全性的需求正在增加。在一种布置中,提出了一种双驱动桥式电路,其具有两个马达或具有两组独立的相绕组的一个马达,并且桥被分成两个独立的通道,每个通道包括全H桥式电路,该全H桥式电路被连接到相中的一个。在使用中,通道中的一个可用于驱动马达,而另一个通道被保留以在所述一个通道发生故障时使用。可替代地,两者可以同时被驱动,并且当检测到通道中发生故障时,该通道被关闭。同时驱动两者的优点在于,两个通道的功率损耗可以低于单个桥式驱动的功率损耗,从而允许使用更薄的布线和较低的额定开关。在完全独立的双通道布置(即双桥)中,每个通道可以从其自己的控制电路接收控制信号,并且可以具有其自身与电池的独立连接。可替代地,对于一些应用,提供与电池的共享连接,以及共享控制器。如果提供双通道布置,并且一个通道处于故障状态,则在该通道中生成的反电动势可能会产生抵抗良好通道驱动马达的尝试的拖曳。这将降低可达到的峰值马达速率。
技术实现思路
根据第一方面,本专利技术提供了一种用于驱动至少一个电动马达的电路,所述至少一个马达具有至少一组相绕组,所述电路被布置为至少一个通道,所述至少一个通道包括马达驱动电路,所述马达驱动电路能操作以用于向相绕组中的一个提供驱动电压,所述电路包括用于所述至少一个通道的相应的反向电池保护电路,所述反向电池保护电路位于从电源到所述马达驱动电路的馈路中或者从所述马达驱动电路到所述电源的返回路径中,所述反向电池保护电路包括当电池断开时常开并且在电池以与驱动电路相反的极性错误连接的情况下保持断开的开关,其特征在于,所述电路包括控制装置,所述控制装置被布置成控制所述反向电池保护电路的开关,以在所述控制装置确定所述电池以正确的极性连接的情况下闭合所述开关,并且特征还在于控制装置被另外布置成在满足一个或多个附加条件的情况下在马达的操作期间断开所述开关。将使得控制装置断开开关的一个或多个条件可以包括由马达生成的反电动势超过预定阈值。该阈值可以被设置为基本上标称的电池电源电压或者接近电池电源电压的电压,例如在1伏特或2伏特内。如果反电动势超过该阈值电压,则开关将被断开。该装置可以包括反电动势测量装置,其测量跨马达驱动级的电压以确定反电动势。这种情况可以被修改,使得当电路有意地要求马达作为发电机运行并且将电力返回到电源时,开关不被断开。因此,控制装置可以接收指示马达是否被允许作为发电机运行的触发信号。一个或多个条件可以另外地或替代地包括由马达生成的反电动势基本上达到或超过瞬时电池电源电压。申请人认识到在某些情况下,电池电压将下降到标称值以下。该装置可以包括测量电池电源电压的电源电压测量装置。再次,这种情况可以被修改,使得当电路有意地要求马达作为发电机运行并将电力返回到电源时,开关不被断开。因此,控制装置可以接收指示马达是否被允许作为发电机运行的触发信号。一个或多个条件可以包括装置的一部分被确定为有故障,例如存在短路,该短路形成了包括至少两个马达相的闭合回路。该装置可以包括故障确定装置,其测试电路的一个或多个部分的完整性以确定是否存在故障。例如,可以将测试电压施加到桥式开关和马达相以确定其完整性。可能检测到的故障包括驱动级的驱动级开关或控制驱动级开关的调制的驱动电路的控制器的故障。在装置包括至少两个通道的情况下,一个或多个条件可以包括在通道未被用于驱动马达的情况下该通道的一部分被确定为发生故障。因此,控制电路可以监视驱动电路的两个或更多个通道中的每一个的功能,并且在检测到故障的情况下可以另外断开相应的反向电池保护电路的开关。该动作防止了故障通道中的反电动势导致电流回流到电源,即使是低于阈值电平的反电动势。这也可以有助于确保马达中的不需要的能量不会转存到电池上。在设置两个或更多个通道的情况下,申请人已经意识到隔离故障通道以确保反电动势不会传递到电池电源是有益的,这将降低剩余良好通道所看到的电池电压,从而减少马达可用的电力。在没有隔离的情况下,一个好的通道会试图驱动马达,并且故障通道可能会施加试图阻止马达被驱动的拖曳。隔离故障通道移除了这种拖曳。因此,本专利技术提供了对反向电池保护电路的操作的控制,以提供电池反向连接保护并且减轻马达反电动势在一定范围的操作条件下对马达供电的影响的双重功能。通过在双重职能中使用一个开关,与独立地解决每个问题的解决方案(诸如在每个通道的马达恒星点处提供隔离开关)相比,电路的复杂性降低并且电压下降最小。电源可以包括电池,例如当电路被提供作为车辆的电气装置的一部分时。该装置可以包括其中马达向转向器施加扭矩以辅助驾驶员的电动辅助转向系统。可替代地,该装置可以包括使用马达来驱动泵的叶轮的转向或制动系统。在另一替代方案中,装置可以包括用于在安全关键应用中致动平面的主控制表面或者可能用于致动器的定位系统的致动装置。反向电池保护电路的开关可以包括在驱动电路和电源的正极之间串联,或在马达驱动电路和到电源的返回路径之间串联的继电器或固态开关,诸如晶体管或MOSFET。二极管可以在外部跨开关并联连接,或者可以在内部跨开关的极并联设置,该二极管被定向成当电池以正确的极性连接时允许电流的传导但不允许在相反方向上传导。事实上,开关可以包括并联布置的两个子开关,两个子开关都由控制装置控制本文档来自技高网
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马达驱动电路

【技术保护点】
一种用于驱动至少一个电动马达的电路,所述至少一个马达具有至少一组相绕组,所述电路被布置为至少一个通道,所述至少一个通道包括马达驱动电路,所述马达驱动电路能操作以用于向马达的相绕组中的一个提供驱动电压,所述电路包括用于所述至少一个通道的相应的反向电池保护电路,所述反向电池保护电路位于从电源到所述马达驱动电路的馈路中或者从所述马达驱动电路到所述电源的返回路径中,所述反向电池保护电路包括当电池断开时常开并且在电池以与驱动电路相反的极性错误连接的情况下保持断开的开关,其特征在于,所述电路包括控制装置,所述控制装置被布置成控制所述反向电池保护电路的开关,以在所述控制装置确定所述电池以正确的极性连接的情况下闭合所述开关,并且特征还在于控制装置被另外布置成在满足一个或多个附加条件的情况下在马达的操作期间断开所述开关。

【技术特征摘要】
2016.10.18 GB 1617653.91.一种用于驱动至少一个电动马达的电路,所述至少一个马达具有至少一组相绕组,所述电路被布置为至少一个通道,所述至少一个通道包括马达驱动电路,所述马达驱动电路能操作以用于向马达的相绕组中的一个提供驱动电压,所述电路包括用于所述至少一个通道的相应的反向电池保护电路,所述反向电池保护电路位于从电源到所述马达驱动电路的馈路中或者从所述马达驱动电路到所述电源的返回路径中,所述反向电池保护电路包括当电池断开时常开并且在电池以与驱动电路相反的极性错误连接的情况下保持断开的开关,其特征在于,所述电路包括控制装置,所述控制装置被布置成控制所述反向电池保护电路的开关,以在所述控制装置确定所述电池以正确的极性连接的情况下闭合所述开关,并且特征还在于控制装置被另外布置成在满足一个或多个附加条件的情况下在马达的操作期间断开所述开关。2.根据权利要求1所述的电路,其中,将使得所述控制装置断开所述开关的一个或多个条件包括由所述马达生成的反电动势超过预定阈值。3.根据权利要求2所述的电路,其中,所述阈值被设置为基本上标称的电池电源电压或接近电池电源电压的电压。4.根据权利要求1所述的电路,其中,一个或多个条件包括由所述马达生成的反电动势基本上达到或超过瞬时电池电源电压。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:N·莱斯D·冒尔G·候兰德
申请(专利权)人:TRW有限公司
类型:发明
国别省市:英国,GB

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