用于驱动或定位外部元件的机电组件制造技术

本发明专利技术涉及一种包括多相无刷电机的致动器，该多相无刷电机包括两线连接，以接收由电机控制单元提供的具有占空比或调制频率的调制功率供应信号，所述致动器还包括电子电路，该电子电路包括微控制器和传送所述无刷电机的线圈的功率供应信号的功率级，以及功率供应级，该功率供应级包括所述调制信号的整流器和/或滤波部，以传送电子电路的连续功率供应信号。所述电子电路包括在解码微控制器外部或集成于其中的级，通过随时确定调制信号的上升沿和下降沿来提供：通过分析所述两条线上的信号而得到的旋转方向设定值，和/或转子的目标位置的设定值，和/或预先记录的运动序列的设定值，和/或速度设定值，所述微控制器根据所述设定值和所述功率供应信号控制各个相的功率供应信号，所述功率级的输出馈送到无刷电机的线圈。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于驱动或定位外部元件的机电组件
本专利技术涉及机电领域，尤其涉及包括无刷电机的致动器。它提出了在无需修改控制架构并同时对当前解决方案进行改进的情况下，在某些应用中由无刷电机替换有刷电机的可能。以恒定速度运行的有刷电机仅需要一个直流电压和一个on/off开关。通过改变电压可以在很宽的范围内改变速度。在使用这种电机的汽车应用的情况下，已知使用具有诸如所谓的“H桥”之类的架构的电子控制单元(ECU)，该架构由控制电流沿一个方向或另一方向流过的两对晶体管组成，这样就可以获得双向电流(负和正)，从而获得双向运动。以已知和常用的方式，采用由脉冲宽度调制(PWM)调制的信号来控制这些电机的速度，该信号用于生成由具有原始值(通常通过在电池电压(通常为12V)下的0伏开关)的矩形信号调制的中压。电机绕组的电阻和电感就像低通滤波器一样，允许高频PWM波形在绕组中产生几乎恒定的电流。为了更精确地调节速度，可以添加速度传感器，例如霍尔效应传感器或光学编码器，以构成闭路控制设备。如果人们希望特别改善电机的寿命及其最终性能，则改用无刷电机是有利的。因此，期望具有通过这种简单的现有ECU架构为电机功率供应并进行控制的能力。现有技术根据现有技术，已知专利EP2932088可以用无刷电机替换有刷电机，即，在这种情况下无需修改现有的ECU架构(即，无需改变其他任何东西)。所提供的解决方案提出，通过来自转子上传感器的信号经由不带微控制器的简单电子电路来直接控制晶体管。还已知美国专利US9774279，其描述了一种控制致动器的运动的系统，该系统包括：电源输入，其提供PWM信号；电机控制电路，其接收PWM信号并发出合成的三相控制信号；无刷直流电机，其接收控制信号并响应于所接收的控制信号而操作以重新定位致动器；以及控制器，其接收PWM信号。该控制器包括：幅值检测模块，其检测PWM信号的幅值；以及检测和控制模块，其检测PWM信号的极性。现有技术的缺点如果人们希望获得电机的最佳性能，则EP2932088中公开的解决方案并不总是令人满意的。实际上，没有微控制器的简单架构以及所描述的简单逻辑表会导致电机在电流的作用下运行，因此转矩不是很恒定；电机的输出因此受到影响。同样，如果人们希望在达到临界条件(高温，机械停机)时增加诊断或关闭功能，那么这种控制无法执行这些。而且，如果人们希望通过具有不同特性(例如，在频率方面)的PWM信号来控制电机，那么这种电子架构不允许这样做。US9774279中公开的解决方案允许通过添加微控制器来进行先验改进，但是其提供的描述是模糊的，并且所公开的解决方案不是特别令人满意。实际上，无刷电机是通过ECU生成的PWM信号的幅值来控制的。但是，PWM信号的幅值会受到减损，例如，电池提供的电源电压的变化、瞬态电压脉冲、以及来自位于连接线或电子电路附近的电机或部件的电磁干扰。然后，这些减损会使电子控制电路检测到的信号失真，并且不能以令人满意的方式控制无刷直流电机(BLDC)。为了减少这些不利之处，在现有技术的解决方案中提出通过数字处理来重构矩形信号，该操作消耗大量的计算资源并且招致额外的功耗。此外，在该专利中，向电机提供的信号是否为两线信号也是不清楚的。由本专利技术提供的解决方案本专利技术的目的是通过提出一种具有集成电路的致动器来建议针对上述问题的解决方案，该致动器可以代替有刷电机使用，该致动器对电压幅值的变化不敏感，并且可以优化电机的运行。更具体地，本专利技术涉及一种包括多相无刷电机的致动器，该多相无刷电机具有两线连接，以用于接收由电机控制单元提供的具有占空比或调制频率的调制的电源信号，所述致动器还包括电子电路，该电子电路包括微控制器和传送所述无刷电机的线圈的供电信号的功率级，以及包括所述调制信号的整流器和/或滤波部以传送电子电路的连续供应信号的功率级，其特征在于，所述电子电路包括：-级，所述级在解码微控制器的外部或集成在解码控制器中，通过上述调制信号的上升沿和下降沿的时间确定来提供：·通过分析施加到所述两条线的信号而得到旋转方向的设定点，和/或·转子的目标位置的设定点，和/或·预先记录的运动序列的设定点，和/或·速度设定点，所述微控制器根据上述供电指令和上述信号来控制各个相的供电信号，并且利用所述功率供应级的输出为无刷电机的线圈功率供应。所述功率供应级优选地包括2N个场效应晶体管(MOSFET)，其中，N是所述无刷电机的相数。在优选实施方式中，通过确定输入信号何时跨越阈值来完成对上升沿和下降沿的检测，该阈值与调制信号的高电平与低电平之间的中间值相对应。例如，通过确定输入信号何时跨越低于标称幅值的20％到45％之间的上升阈值以及输入信号何时跨越高于标称幅值的55％到80％之间的下降阈值来执行对上升沿和下降沿的检测。在一种可选但非限制性的方式中，电机致动位置编码器，该位置编码器的输出连接到电子控制单元，或者微控制器可以模拟发送到电子控制单元的位置信号。在另选实施方式中，微控制器执行对调制信号的占空比的测量，以便根据所述占空比来解释位置命令。在另一另选实施方式中，微控制器执行对调制信号的频率的测量，以便根据所述频率来解释位置命令。附图说明通过阅读以下参考附图的对本专利技术的非限制性示例的详细描述将阐明本专利技术，其中：-图1表示根据本专利技术的致动器的第一实施方式的总体图，-图2表示根据本专利技术的致动器的第二实施方式的总体图，-图3表示根据本专利技术的致动器的第三实施方式的总体图，-图4表示根据本专利技术的致动器的第四实施方式的总体图。具体实施方式图1表示致动器的示例实施方式，该致动器包括与电子电路(2)和绝对位置编码器(3)相关联的无刷电机(1)，绝对位置编码器(3)对于本专利技术的实施是可选的。该致动器从由电子计算机和板上软件组成的电子控制单元ECU(4)接收信号，该电子控制单元通过调制的PWM信号来控制电机，该调制的PWM信号是通过两条线(5、6)发送的。电子控制单元通常被配置为对有刷电机进行控制，该有刷电机与位置反馈传感器相关联以提供位置控制。电子控制单元通常包括H桥(7)，H桥用于控制端子(5、6)处的输出信号的极性，该信号包括有关功率、转矩或速度和方向的信息。H桥(7)可以实现2个功能，即通过反转电机端子处的电流来反转电机的旋转方向，以及通过调制电机端子处的电压来改变电机的速度。H桥(7)从PID调节器(8)接收信息，PID调节器(8)根据来自电路(9)的数据来提供闭环伺服控制，该电路处理来自编码器(3)的数据。在本专利技术中从来自编码器的信息得出的闭环伺服控制不是必须的，并且在此仅提供信息。还规定，本专利技术不涉及电功率控制单元(4)。电子电路(2)包括具有两个端子(5、6)的输入部，这两个端子经由两线连接来连接到电功率控制单元(4)，从而传输根据脉冲宽度调制的电功率电流。电子电路(2)不包括供应额外功率的端子，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括多相无刷电机(1)的致动器，所述多相无刷电机(1)具有两线连接(5、6)，以用于接收由电机控制单元(4)提供的具有占空比或调制频率的功率供应信号，所述致动器还包括电子电路(2)，所述电子电路(2)包括微控制器(11)、功率级(12)和功率供应级(10)，所述功率供应级(10)包括所述调制信号的整流器和/或滤波部，以将连续的功率信号传送到所述电子电路(2)的所述微控制器(11)和所述功率级(12)，/n所述电子电路(2)包括：/n-解码级，所述解码级在所述微控制器(11)外部或集成在所述微控制器(11)中，通过所述调制信号的上升沿和下降沿的时间确定来提供：/n·通过分析所述两条线上的所述调制信号而得到的旋转方向设定点，和/或/n·目标转子位置设定点，和/或/n·预先记录的运动的目标序列，和/或/n·目标速度，/n所述微控制器(11)根据所述目标和所述连续功率供应信号来控制所述功率级(12)，并且利用来自所述功率级(12)的输出为所述无刷电机(1)的线圈供电。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180517 FR 18541121.一种包括多相无刷电机(1)的致动器，所述多相无刷电机(1)具有两线连接(5、6)，以用于接收由电机控制单元(4)提供的具有占空比或调制频率的功率供应信号，所述致动器还包括电子电路(2)，所述电子电路(2)包括微控制器(11)、功率级(12)和功率供应级(10)，所述功率供应级(10)包括所述调制信号的整流器和/或滤波部，以将连续的功率信号传送到所述电子电路(2)的所述微控制器(11)和所述功率级(12)，
所述电子电路(2)包括：
-解码级，所述解码级在所述微控制器(11)外部或集成在所述微控制器(11)中，通过所述调制信号的上升沿和下降沿的时间确定来提供：
·通过分析所述两条线上的所述调制信号而得到的旋转方向设定点，和/或
·目标转子位置设定点，和/或
·预先记录的运动的目标序列，和/或
·目标速度，
所述微控制器(11)根据所述目标和所述连续功率供应信号来控制所述功率级(12)，并且利用来自所述功率级(12)的输出为所述无刷电机(1)的线圈供电。


2.根据权利要求1所述的包括多相无刷电机的致动器，其特征在于，所述功率级(12)包括2N个场效应MOSFET晶体管，其中，N是所述无刷电机的相数。


3....

【专利技术属性】
技术研发人员：C·奥杜伊，M·瓦特林，
申请(专利权)人：松塞博兹汽车公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH