电机驱动电路制造技术

提供了一种电机驱动电路，包括：用于将电机电路连接到ＤＣ电源的正极输入端子和负极输入端子（１，２）；连接在这两个输入端子（１，２）之间的ＤＣ链路滤波器（３）；具有至少两个相的电机；多个电机驱动子电路，其中的每个子电路都连接到电机的相应相，并且均对流入或流出电机的相应相的电流流动进行控制，其中所述电流是通过ＤＣ链路滤波器（３）从电源抽取的；以及设置在ＤＣ链路滤波器与电机驱动子电路之间的电通路中的开关装置（７），该开关装置（７）可以在闭合位置与打开位置之间移动，在闭合位置处该开关装置将ＤＣ链路滤波器与电机驱动子电路相连，而所述打开位置将ＤＣ链路滤波器与电机驱动子电路隔离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电机驱动电路，该电路尤其适合在车辆的电动助力转向(EPAS)系统中使用，但是并不局限于此。技术背景众所周知，EPAS系统是一种包括通过变速箱进行连接并且作用 于车辆转向机构的电机的系统。例如，该变速箱可以在电机与转向柱轴之间提供连接，或者直接设置在形成转向机构的一部分的齿条和齿 轮机构的一部分上。对电机来说，它通过施加相同意义的辅助扭矩来帮助驾驶员向转 向机构施加扭矩，从而在诸如停车操作期间将会更易于转动方向盘。 这样，电机的操作可以帮助旋转转向柱轴或移动转向齿条机构的一部 分。当然，该电机可以与典型转向机构的任何部分相连，只要该电机 可以提供辅助扭矩来帮助驾驶员转动方向盘即可。该电机可以是多相的、无刷的、星形连接的永磁体电机，它由电 机控制装置进行控制，该控制装置包含控制和驱动电路，该电路用来 将来自电源的电流提供给电机相绕组。电机的相绕组连接在一星形点 处。每个相都与一个公共供电轨相连接，该公共供电轨继而通过上部 晶体管连接到电源的正极端子，并且每个相还与一个负供电轨相连， 该负供电轨通过底部晶体管连接到负极端子，这两个晶体管定义了多 臂电桥的一个臂。该电桥形成了驱动电路，而控制电路是由微处理器、 或数字信号处理器、或模拟信号处理或这些设备的某种组合提供的。 微处理器可以响应于以下信号来进行操作，所述信号是来自设置在转 向柱上的扭矩传感器的用于测量驾驶员所施加的扭矩的信号、来自电 机转子位置传感器的提供与电机速度和方向有关的信息的信号、以及可选的与电机电桥或电源中流动的电流相对应的信号。该信息可以与 扭矩传感器信号和/或柱位置传感器信号结合使用，以确定应该对哪个 相绕组通电以及何时通电。微处理器产生控制信号，电桥驱动器使用 该信号来对驱动电路的晶体管通电，以使电流在期望的电机相流动。为了防止来自电机的噪声传递到DC供电端子，在这些端子与电 机相之间设置DC链路滤波器。该滤波器的用途是消除或滤除有可能 产生的高频噪声。通常，它包括连接在供电轨之间的电容器，并且还 可以包括串联连接在位于端子与电机相之间的各个轨中的一个或多 个电感器。这种电动助力转向系统的问题在于在电机驱动或控制电路中发 生的故障会导致发生错误状况，而在安全性至关重要的车辆转向系统 中，这种错误状况是无法接受的。举个例子，假设对电桥的一个臂上的顶部晶体管错误通电，同时 对该电桥另一个臂上的底部晶体管错误通电。这种故障将导致电机相 永久通电，并且使电机被永久吸引到一特定位置，这往往会使转向柱 夹在某个位置而抵制旋转。这种情况对于驾驶员来说易于觉察并且明 显是不希望的。如果电桥驱动器出现故障，或者在驱动级晶体管两端 发生短路，或者在DC链路电源两端发生短路，那么会发生这种情况。该问题的一种已知解决方案是在电机与转向柱之间提供一个离 合器。该离合器(通常是齿式离合器或摩擦离合器)通常是啮合的， 但是在检测到故障的情况下，该离合器进行工作使电机与转向柱脱 离。但是，该离合器体积大且成本高，此外还必须包括附加的测试过 程以检查在需要使离合器脱离的情况下离合器仍能脱离，这又增加了 成本，并且是非常耗时的。另一种解决方案是提供一钟用于在发生故障的情况下将电机驱 动级与电机隔离开的装置，例如通过在驱动级晶体管与连至电机的相 连接之间设置继电器来进行隔离。另 一种解决方案是使用继电器将电 机相与电机的星形点隔离开。这两个解决方案都从电机中去除了驱动 电流，但是也有它们自身的问题和固有缺点。继电器的接触电阻会随时间而劣化，这可能会降低其工作速度，就添加到电机而言，它们同样是成本高且体积大的物件。如果没有任何装置来隔离电机与驱动级，那么相绕组仍连接在一 起，并且仍连接到驱动级。结果，在电桥周围仍会存在导电通路(也 就是经由两个短路晶体管和两个相绕组的通路)。然后，在由于转向柱的旋转而驱动电机轴旋转时，在一个或多个绕组中产生反EMF。 由于这种EMF和电桥周围的完整电通路，在电机相绕组中会流过相 当大的电流，这会产生与电机轴的旋转相反的扭矩。该抵制扭矩是非 常不期望出现的，因为在这种情况下，不但转向辅助会因为电源断开 而丧失，而且随后还施加了抵制扭矩，这会使转动转向柱非常困难。在此类系统中遇到的另一个问题是通过DC链路滤波器而与地 面短路。这在电容器是电解质组件的情况下尤其成问题，因为在此情 况下短路会导致发生灾难性故障。放置在电机电流通路中的任何器件都需要能够传送电机电流、中 断(break)可能存在的高电流感应负载、以及保持低接触电阻。当然，这些问题并不是电动助力转向系统中的应用所独有的。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种电机电路，包括 用于将电机电路连接到DC电源的正极输入端子和负极输入端子；连接在这两个输入端子之间的DC链路滤波器； 具有至少两个相的电机；多个电机驱动子电路，其中的每个子电路都连接到电机的相应 相，并且均对流入或流出电机相应相的电流流动进行控制，其中所述 电流是通过DC链路滤波器而从电源抽取的；以及设置在DC链路滤波器与电机驱动子电路之间的电通路中的开 关装置，该开关装置可以在闭合位置与打开位置之间移动，在闭合位置处该开关装置将DC链路滤波器与电机驱动子电路相连，而打开位置会隔离DC链路滤波器与电机驱动子电路。这种电机电路确保了电机相与地短接或与电源电压之一短接不 会导致DC链路滤波器上的短路，因此防止了 DC链路滤波器发生灾 难性故障。此外，它还排除了短路通路中有可能会导致电机进入可能 存在安全性风险的制动操作模式的一个通路。该电机可以包括高可靠性电机。借助于此，我们想要表达的是，包含其相绕组以及任何相关连接的该电机在可能导致电机制动的模 式下具有非常低的故障概率。因此，如果出现故障状况，那么开关装置与高可靠性电机将一起 确保电机不会对转向柱的移动提供抵制扭矩，该开关装置将电机与 DC电源隔离开，从而使得在相绕组中没有电流流动。这意味着不需 要离合器。该开关装置可以包括用于在从检测到故障时起的预定时段内对 开关进行操作的装置。可以提供一种单独的故障检测装置，当检测到 故障时，该装置向开关装置发送信号。所述预定时段可以与瞬时操作 相对应，或者在依照规则而设置的时间内。例如，该开关装置可以在 200毫秒或者更短的时间内工作。在故障保护领域中，这种故障检测 装置是众所周知的。优选地，该开关装置包括串联连接在DC链路滤波器的输出与电 机驱动子电路的输入之间的开关或继电器。作为替代方案，该开关装 置可以包括半导体器件，例如晶体管。输入端子的一个端子可以接地，而DC链路滤波器将另一端子连 接到这个接地端子。在这种情况下，该开关装置可以位于DC链路滤 波器的与非接地端子相连的一侧与电机驱动子电路之间的电通路中。在至少一个DC供电端子与DC链路滤波器之间还可以设置一个 附加的开关装置。在将输入端子之一接地的应用中，该开关可以位于 另一端子与DC滤波器的输入之间。在汽车的应用中，该端子通常是 负极端子。当这个开关与另一开关装置一起被打开时，DC链路滤波器将会与两个电源(即DC电源和电机)完全隔离。在逆向电池状况期间， 这还会防止DC链路中的电容器被反向极化的可能性。本专利技术适用于众多的电机类型和大小。在优选实施例中，电机包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机电路，包括：　　　　用于将电机电路连接到ＤＣ电源的正极输入端子和负极输入端子；　　　　连接在这两个输入端子之间的ＤＣ链路滤波器；　　　　具有至少两个相的电机；　　　　多个电机驱动子电路，其中的每个子电路都连接到电机的相应相，并且均对流入或流出电机的相应相的电流流动进行控制，其中所述电流是通过ＤＣ链路滤波器从电源抽取的；以及　　　　设置在ＤＣ链路滤波器与电机驱动子电路之间的电通路中的开关装置，该开关装置可以在闭合位置与打开位置之间移动，在闭合位置处该开关装置将ＤＣ链路滤波器与电机驱动子电路相连，而所述打开位置将ＤＣ链路滤波器与电机驱动子电路隔离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2005-8-16 0516738.21.一种电机电路，包括用于将电机电路连接到DC电源的正极输入端子和负极输入端子；连接在这两个输入端子之间的DC链路滤波器；具有至少两个相的电机；多个电机驱动子电路，其中的每个子电路都连接到电机的相应相，并且均对流入或流出电机的相应相的电流流动进行控制，其中所述电流是通过DC链路滤波器从电源抽取的；以及设置在DC链路滤波器与电机驱动子电路之间的电通路中的开关装置，该开关装置可以在闭合位置与打开位置之间移动，在闭合位置处该开关装置将DC链路滤波器与电机驱动子电路相连，而所述打开位置将DC链路滤波器与电机驱动子电路隔离。2. 根据权利要求1所述的电机电路，其中电机包括高可靠性电机。3. 根据任一前述权利要求所述的电机电路，其中开关装置包括 串联连接在DC...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁迈克林，约翰A波尔顿，
申请(专利权)人：TRW有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]