[發(fā)明專利]馬達驅(qū)動電路

有效

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• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107968612B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設計）人: N·萊斯;D·冒爾;G·候蘭德
• 申請（專利權(quán)）人: TRW有限公司
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00;H02P25/22;B62D5/04
• 代理公司: 中國貿(mào)促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 宋巖

公開了馬達驅(qū)動電路。本發(fā)明涉及馬達控制領域。公開了用于驅(qū)動至少一個電動馬達的電路，至少一個馬達具有至少一組相繞組。電路被布置為包括馬達驅(qū)動電路的至少一個通道，該馬達驅(qū)動電路在使用中可操作地將驅(qū)動電壓提供給馬達的一組相繞組。為至少一個通道提供反向電池保護電路，并且位于從電源到馬達驅(qū)動電路的饋路中或從馬達驅(qū)動電路到電源的返回路徑中。反向電池保護電路包括當電池斷開時常開并且在電池以與驅(qū)動電路相反的極性錯誤連接的情況下保持斷開的開關。電路還包括控制裝置，被布置成控制反向電池保護電路的開關，以在控制裝置確定電池以正確的極性連接的情況下閉合開關。在滿足一個或多個附加條件的情況下在馬達的操作期間斷開開關。

技術領域

本發(fā)明涉及用于電動馬達的馬達驅(qū)動電路，特別地但不限于用于汽車應用中。

背景技術

已知在一系列汽車應用中提供馬達，包括其中馬達直接作用在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一部分上以生成駕駛員輔助扭矩的電動輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以及其中馬達驅(qū)動泵，泵又將液壓流體移動到系統(tǒng)周圍的制動和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

已知通過將馬達的各相通常以橋接的形式連接到馬達驅(qū)動電路來驅(qū)動多相電動馬達。在已知的驅(qū)動電路中，各相的端部被連接到包括連接到電池的一個端子的開關的上臂，以及包括連接到電池的另一端子的半導體開關的下臂。對于三相馬達，驅(qū)動級可以包括具有這樣的三對臂的三相橋。

在使用中，控制器向驅(qū)動電路的每個開關施加電壓模式，以使開關以限定的模式快速地斷開和閉合，從而控制施加到馬達的各相的電壓的幅度和相位。依賴于所使用的馬達控制策略，根據(jù)需要，相位可以相對于由馬達旋轉(zhuǎn)生成的任何反電動勢電壓超前或之后。

通過連接到驅(qū)動電路的多相馬達，馬達將生成可以超過電池電源電壓的反電動勢。當馬達不通過橋式電路驅(qū)動而是經(jīng)受施加到轉(zhuǎn)子上的使得轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的扭矩時，或者甚至在被驅(qū)動的速度足夠高的情況下，可能會發(fā)生這種情況。如果任其發(fā)展，則該反電動勢可以被證明是有問題的。圖1示出了通過電池電源102和驅(qū)動橋101中的MOSFET開關的體二極管的、馬達100周圍的可能閉合路徑。當馬達驅(qū)動時，可以通過在峰值反電動勢之前使得施加到馬達的電流波形超前來弱化磁場，從而克服高的反電動勢。這允許馬達比其它情況下更快地旋轉(zhuǎn)。

在驅(qū)動電路或?qū)㈦娐愤B接到電源的供電線或馬達控制器發(fā)生故障的情況下，或者簡單地當馬達未被驅(qū)動而是被施加到轉(zhuǎn)子的扭矩反向驅(qū)動使其作為發(fā)電機時，通過使電場超前可能不能充分弱化電場。這將導致生成全反電動勢，全反電動勢然后經(jīng)由MOSFET二極管傳導到電池上—理論上傳導到DC電池總線上，并從DC電池總線傳導回電池中。雖然沒有破壞性，但申請人已經(jīng)意識到這可能會對馬達造成巨大拖曳，從而限制了高速運行。

對于許多應用，通過在電路設計中使用冗余來提供額外的安全性的需求正在增加。在一種布置中，提出了一種雙驅(qū)動橋式電路，其具有兩個馬達或具有兩組獨立的相繞組的一個馬達，并且橋被分成兩個獨立的通道，每個通道包括全H橋式電路，該全H橋式電路被連接到相中的一個。在使用中，通道中的一個可用于驅(qū)動馬達，而另一個通道被保留以在所述一個通道發(fā)生故障時使用。可替代地，兩者可以同時被驅(qū)動，并且當檢測到通道中發(fā)生故障時，該通道被關閉。同時驅(qū)動兩者的優(yōu)點在于，兩個通道的功率損耗可以低于單個橋式驅(qū)動的功率損耗，從而允許使用更薄的布線和較低的額定開關。

在完全獨立的雙通道布置(即雙橋)中，每個通道可以從其自己的控制電路接收控制信號，并且可以具有其自身與電池的獨立連接。可替代地，對于一些應用，提供與電池的共享連接，以及共享控制器。

如果提供雙通道布置，并且一個通道處于故障狀態(tài)，則在該通道中生成的反電動勢可能會產(chǎn)生抵抗良好通道驅(qū)動馬達的嘗試的拖曳。這將降低可達到的峰值馬達速率。

發(fā)明內(nèi)容