无刷直流电机的运行制造技术

本发明专利技术涉及一种用于三相无刷直流电机(2)的电机控制设备(1)。电机控制设备(1)包括变流器(3)和专用集成电路(4)，变流器针对无刷直流电机(2)的每个相具有一电气半桥(3.1，3.2，3.3)，电气半桥具有两个电子开关(H1，H2，H3，L1，L2，L3)，专用集成电路用于驱动变流器(3)的电子开关(H1，H2，H3，L1，L2，L3)。专用集成电路(4)在常规模式下能由可编程控制单元(9)控制，并具有用于接收表明存在故障的错误信号(5)的第一接口(AAD)，专用集成电路被设计为在接收到错误信号(5)之后、独立于可编程控制单元(9)将变流器(3)置于定义的运行终结状态(High_Z)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无刷直流电机的运行
本专利技术涉及一种电机控制设备和一种用于运行三相无刷直流电机的方法。
技术介绍
在发生危险故障时，必须将安全相关系统置于安全运行状态。例如，ISO26262标准规定了机动车辆的安全相关系统的安全完整性等级ASIL(＝汽车安全完整性等级)。在具有电子控制装置的无刷直流电机的一些应用中，例如，通过主动地将无刷直流电机切换到预定义的运行状态(例如，在传动机构致动器的情况下的脱开状态)来实现安全系统状态。替代地，可以使用机械手段(例如，通过借助于弹簧解耦、或者使用微控制器支持)将系统切换到安全运行状态，但是这部分地大大降低了在电子驱动控制系统发生故障时实现高安全完整性等级的运行状态的可能性。WO2014/173792A2披露了一种用于在发生故障时使用由脉冲宽度调制控制的电子换向来运行三相无刷直流电机的方法。在表明存在故障之后，无刷直流电机的转子以预定义的最大次数的换向步骤在预定义的电机旋转方向上旋转，然后无刷直流电机置于选定的运行终结状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，规定一种改进的电机控制设备和一种用于在发生故障时安全运行无刷直流电机的改进方法。根据本专利技术，该目的借助于具有权利要求1所述特征的电机控制设备和具有权利要求6所述特征的方法得以实现。从属权利要求涉及本专利技术的有利实施方式。根据本专利技术的用于三相无刷直流电机的电机控制设备包括变流器和专用集成电路，该变流器针对无刷直流电机的每个相具有一电气半桥，该电气半桥具有两个电子开关，该专用集成电路用于驱动变流器的电子开关。该专用集成电路在常规模式下能够由可编程控制单元控制，该专用集成电路具有用于接收表明存在故障的错误信号的第一接口，该专用集成电路被设计为在接收到该错误信号之后、独立于该可编程控制单元将变流器置于所定义的运行终结状态。根据本专利技术的电机控制设备，使得在发生安全相关故障时，能够在不需要可编程控制单元的支持的情况下，以由致动该变流器的电子开关的专用集成电路直接控制的方式主动地将无刷直流电机置于由该变流器的运行终结状态定义的安全运行状态。这特别防止了由于可编程控制单元中的错误(比如，不期望的位翻转)而无法达到安全运行状态的情况。在本专利技术的一种实施方式中，该专用集成电路具有用于设置制动位的制动位寄存器和用于存储计数值的计数寄存器，该计数值是用于改变该变流器的切换状态的换向(次数)的计数值，并且该专用集成电路被设计为，在接收到错误信号时设置有制动位的情况下，如果计数值大于零，则立即将该变流器置于运行终结状态；如果该计数值为零，则在将该变流器置于该运行终结状态之前以定义的制动时段将该变流器置于制动模式，从而制动无刷直流电机。本专利技术的上述实施方式能够在无刷直流电机置于安全运行状态之前对其进行控制式制动，前提是通过设置该制动位来提供制动，并且该制动运行不受由该计数寄存器的计数值提供的电机的任何旋转的阻碍。在本专利技术的另一实施方式中，专用集成电路具有第二接口，该第二接口用于接收指示无刷直流电机的转子的转子位置的至少一个传感器信号，该专用集成电路被设计为，如果在接收到错误信号时未设置制动位且计数值大于零，则在将变流器置于运行终结状态之前，借助于至少一次换向来改变该变流器的切换状态，并且在每次换向之后检查该换向是否改变了该转子的转子位置，并且在转子位置发生了变化时将该计数值减一，直到计数值为零。本专利技术的上述实施方式使得能够在电机置于安全运行状态之前执行根据计数寄存器的计数值提供的电机旋转。在本专利技术的另一实施方式中，专用集成电路具有计时器/时钟电路，专用集成电路被设计为在接收到错误信号之后启动计时器，自启动计时器起在经过定义的时间段之后，将变流器置于运行终结状态。本专利技术的上述实施方式使得能够最迟在时间段结束之后将该电机置于安全运行状态，特别是例如即使当无刷直流电机的转子可能被阻塞而不能进一步旋转，并且因此不能执行由计数寄存器的计数值预定义的转子旋转的数量时也能实现这一点。在本专利技术的另一实施方式中，在变流器的运行终结状态下，所有的电子开关都被关闭。这使得该无刷直流电机的转子能够自由转动，从而使该电机处于安全运行状态。在根据本专利技术的用于使用根据本专利技术的电机控制设备运行三相无刷直流电机的方法中，无刷直流电机的每个相连接到变流器的一个电气半桥，利用专用集成电路来驱动变流器的电子开关，该专用集成电路在常规模式下由可编程控制单元控制，在接收到错误信号之后，独立于可编程控制单元，由专用集成电路将变流器置于所定义的运行终结状态。在该方法的一种实施方式中，专用集成电路具有用于设置制动位的制动位寄存器和用于存储计数值的计数寄存器，该计数值是改变变流器的切换状态的换向(次数)的计数值，在接收到错误信号时设置有制动位的情况下，如果计数值大于零，则立即由专用集成电路将变流器置于运行终结状态；如果该计数值为零，则在将该变流器置于该运行终结状态之前以定义的制动时段将该变流器置于制动模式，从而制动无刷直流电机。在该方法的另一实施方式中，专用集成电路具有第二接口，该第二接口用于接收指示无刷直流电机的转子的转子位置的至少一个传感器信号，如果在接收到该错误信号时未设置制动位且该计数值大于零，则在将变流器置于运行终结状态之前，由专用集成电路借助于至少一次换向来改变变流器的切换状态，并且在每次换向之后检查该换向是否改变了转子的转子位置，在转子位置发生变化时将计数值减一，直到计数值为零。在该方法的另一实施方式中，专用集成电路具有计时器，在接收到错误信号之后，由专用集成电路启动计时器，自启动计时器起在经过定义的时间段后将变流器置于运行终结状态。在该方法的另一实施方式中，在变流器的运行终结状态下，所有电子开关都被关闭。根据本专利技术的方法及其实施方式的优点对应于根据本专利技术的电机控制设备及其上述实施方式的上述优点，因此这里不再重复。附图说明以下参照附图更详细地解释本专利技术的示例性实施例。在附图中：图1示出了无刷直流电机的电机控制设备的框图，图2示出了用于在发生错误时运行无刷直流电机的方法的流程图。具体实施方式图1示出了用于三相无刷直流电机2的电机控制设备1的框图。电机控制设备1包括变流器3，该变流器针对无刷直流电机2的每个相具有一个电气半桥3.1、3.2、3.3。每个半桥3.1、3.2、3.3具有第一电子开关H1、H2、H3，第二电子开关L1、L2、L3以及连接到无刷直流电机2的相应相的桥臂/桥支路。第一电子开关H1、H2、H3连接到用于变流器3的电源/电压源的正极。第二电子开关L1、L2、L3连接到用于变流器3的电源的负极。电子开关H1、H2、H3、L1、L2、L3各自例如为MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的形式或者替代性地为IGBT(绝缘栅双极晶体管)的形式。电机控制设备1还包括用于驱动电子开关H1、H2、H3、L1、L2、L3的专用集成电路4。专用集成电路4具有第一接口AAD，该第一接口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于三相无刷直流电机(2)的电机控制设备(1)，该电机控制设备(1)包括/n-变流器(3)，该变流器针对无刷直流电机(2)的每个相具有一个电气半桥(3.1，3.2，3.3)，该电气半桥具有两个电子开关(H1，H2，H3，L1，L2，L3)，以及/n-专用集成电路(4)，该专用集成电路用于驱动变流器(3)的电子开关(H1，H2，H3，L1，L2，L3)，其中，/n-专用集成电路(4)在常规模式下能够由可编程控制单元(9)控制，该专用集成电路具有用于接收表明存在故障的错误信号(5)的第一接口(AAD)，该专用集成电路被设计为在接收到该错误信号(5)之后、独立于该可编程控制单元(9)将变流器(3)置于所定义的运行终结状态(High_Z)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181113 DE 102018219331.21.一种用于三相无刷直流电机(2)的电机控制设备(1)，该电机控制设备(1)包括
-变流器(3)，该变流器针对无刷直流电机(2)的每个相具有一个电气半桥(3.1，3.2，3.3)，该电气半桥具有两个电子开关(H1，H2，H3，L1，L2，L3)，以及
-专用集成电路(4)，该专用集成电路用于驱动变流器(3)的电子开关(H1，H2，H3，L1，L2，L3)，其中，
-专用集成电路(4)在常规模式下能够由可编程控制单元(9)控制，该专用集成电路具有用于接收表明存在故障的错误信号(5)的第一接口(AAD)，该专用集成电路被设计为在接收到该错误信号(5)之后、独立于该可编程控制单元(9)将变流器(3)置于所定义的运行终结状态(High_Z)。


2.如权利要求1所述的电机控制设备(1)，其中，专用集成电路(4)具有用于设置制动位(AAD_Brake)的制动位寄存器(12)和用于存储计数值(AAD_Step_cnt)的计数寄存器(11)，该计数值是改变变流器(3)的切换状态的换向的计数值，并且该专用集成电路被设计为，在接收到错误信号(5)时设置有制动位(AAD_Brake)的情况下，如果计数值(AAD_Step_cnt)大于零，则立即将该变流器(3)置于运行终结状态(High_Z)；如果该计数值(AAD_Step_cnt)为零，则在将该变流器(3)置于该运行终结状态(High_Z)之前以定义的制动时段将该变流器(3)置于制动模式，从而制动无刷直流电机(2)。


3.如权利要求2所述的电机控制设备(1)，其中，专用集成电路(4)具有第二接口(HALLx)，该第二接口用于接收指示无刷直流电机(2)的转子的转子位置的至少一个传感器信号(6)，该专用集成电路被设计为，如果在接收到错误信号(5)时未设置制动位(AAD_Brake)且计数值(AAD_Step_cnt)大于零，则在将变流器(3)置于运行终结状态(High_Z)之前，借助于至少一次换向来改变该变流器(3)的切换状态，并且在每次换向之后检查该换向是否改变了该转子的转子位置，并且在转子位置发生了变化时将该计数值(AAD_Step_cnt)减一，直到计数值(AAD_Step_cnt)为零。


4.如前述权利要求之一所述的电机控制设备(1)，其中，专用集成电路(4)具有计时器(13)，专用集成电路被设计为在接收到错误信号(5)之后启动计时器(13)，自启动计时器(13)起在经过定义的时间段之后，将变流器(3)置于运行终结状态(High_Z)。


5.如前述权...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·I·洛林茨，M·阿拉巴基，E·杰里希，M·库恩，T·古特勒，A·普朔尔，
申请(专利权)人：康蒂特米克微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE