[發明專利]電動機驅動電路

有效

• 申請號: 200680030358.2
• 申請日: 2006-08-16
• 公開（公告）號: CN101243601A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 安德魯·邁克林;約翰·A.·伯爾頓
• 申請（專利權）人: TRW有限公司
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 郭思宇

技術領域

本發明涉及具有多相的電動機的驅動電路，尤其但是非排它地涉及用于電動輔助駕駛(EPAS)系統的電動機的驅動電路。

背景技術

電動輔助駕駛系統在現有技術中是熟知的。由電動機產生的功率用于沿著和車輛駕駛員轉動駕駛盤產生的被檢測的控制轉矩相同的方向在駕駛桿中產生輔助轉矩。例如，齒輪箱可以提供電動機和駕駛桿軸之間的連接，或者直接置于構成駕駛機構的支架和小齒輪機構的一部分上。

借助于施加相同意義的輔助轉矩，電動機用于幫助駕駛員對駕駛機構施加轉矩，從而使得例如在停車操縱期間比較容易地轉動駕駛盤。因而，電動機的操作可以幫助轉動駕駛桿軸，或者幫助運動駕駛架機構的一部分。當然，電動機可被連接到任何典型的駕駛機構的任何部分上，只要其可以提供輔助轉矩，以便幫助駕駛員轉動駕駛盤。

用于EPAS系統的一種典型的永磁體電動機包括例如包括永磁體的磁性轉子，以及包括磁軛上的多個相繞組的定子。在每個相繞組的兩端施加合適的電壓而引起電流流過這些繞組，從而在定子和轉子之間的氣隙中產生電流通量矢量。這個通量和轉子的磁場相互作用，從而使轉子朝向平衡點轉動，在所述平衡點，電流矢量和轉子磁場的軸線對準。

為了使電動機不停地轉動，通過繞組的電流必須按照一種順序被改變。這使得電流矢量旋轉。這可以通過在電動機驅動電路的控制下調制每個繞組兩端的電壓來實現。

電動機可以由包括驅動電路的電動機控制裝置控制，所述驅動電路通過操作用于從電源向電動機的相繞組提供電流。在一種結構中，每一相通過上部晶體管被連接到電源的正端，通過下部晶體管被連接到負端，這兩個晶體管限定多臂橋的一個臂。這個橋構成驅動電路，同時由微處理器或類似裝置提供控制電路。

該微處理器響應來自提供在駕駛桿上用于測量由駕駛員施加的轉矩的轉矩傳感器的信號、來自提供關于電動機速度和方向的電動機轉子位置傳感器的信號、以及可選擇地對應于電動機橋或電源中流過的電流的信號而工作。這個信息可以和轉矩傳感器信號和/或桿位置傳感器信號組合使用，以便確定哪一相繞組應當被激勵以及何時被激勵。微處理器產生用于激勵驅動電路的晶體管的控制信號以便使電流在所需的電動機的相中流動。這種驅動電路可以在公開號為0857135的歐洲專利申請中見到。

在電動機中產生的轉矩首先取決于通過繞組的電流，以一種基本上線性的方式，其次取決于所述電流相對于由于轉子磁體所產生的磁通的相位。

EPAS系統所需的轉矩隨車輛的載重的增加而增加，并且這種系統被安裝在較大的車輛上。由多相無刷電動機產生的最大轉矩主要取決于電源電壓。已知使用增壓電路提高來自電池的電壓。這種電路能夠使電壓暫時地增加，使得施加到電動機相端子的實際電壓高于基本的電池電壓。不過，因為較高的電壓被驅動電路的橋斬波，需要更多的屏蔽來防止驅動信號的電磁(EM)輻射。

還已知提前驅動信號相對于轉子位置的相位，以便增加由這種電動機產生的轉矩。不過，這使得電動機的效率降低。

發明內容

按照本發明的第一方面，提供一種用于具有多個相的電動機的驅動電路，包括用于直流信號的輸入和多個相輸出，該電路被配置用于在使用時在每個相輸出提供電流到電動機的一相，其中提供用于每個相輸出的變換器，每個變換器被配置成接收一直流信號作為輸入，并輸出包括具有比輸入到該變換器的直流信號的電壓幅值高的電壓幅值的交流分量的信號。

通過在每一相設置一個單獨的變換器，可以把輸入的直流信號單獨地變換成用于驅動電動機所需的升高的交流信號。這樣，便不需要對升高的信號斬波，因而不再需要對電壓進行升高而后進行斬波；我們已經認識到，這兩步可以在每相中的同一個變換器中進行，而不首先升高電壓。因而，本發明可以提供一種可以產生具有較少的電磁發射的驅動信號的比較簡單的更方便的驅動電路。

每個變換器典型地包括開關，并且所述電路進一步可以包括控制裝置，被配置用于在使用時對每個變換器的開關施加控制信號?？刂蒲b置可以被配置用于以一給定頻率轉換所述開關，并且可以改變這種轉換的占空比，以便產生所述交流分量。這是有利的，因為產生這種脈寬調制(PWM)的信號是簡單的并且在現有技術中是熟知的。這和現有技術形成對照，在現有技術中，PWM驅動信號被施加于電動機的相，因而由于具有急劇變化的邊沿的波形的大電流驅動信號而導致強的EM發射。