[发明专利]马达驱动电路

说明书

公开了马达驱动电路。本发明涉及马达控制领域。公开了用于驱动至少一个电动马达的电路，至少一个马达具有至少一组相绕组。电路被布置为包括马达驱动电路的至少一个通道，该马达驱动电路在使用中可操作地将驱动电压提供给马达的一组相绕组。为至少一个通道提供反向电池保护电路，并且位于从电源到马达驱动电路的馈路中或从马达驱动电路到电源的返回路径中。反向电池保护电路包括当电池断开时常开并且在电池以与驱动电路相反的极性错误连接的情况下保持断开的开关。电路还包括控制装置，被布置成控制反向电池保护电路的开关，以在控制装置确定电池以正确的极性连接的情况下闭合开关。在满足一个或多个附加条件的情况下在马达的操作期间断开开关。

技术领域

本发明涉及用于电动马达的马达驱动电路，特别地但不限于用于汽车应用中。

背景技术

已知在一系列汽车应用中提供马达，包括其中马达直接作用在转向系统的一部分上以生成驾驶员辅助扭矩的电动辅助转向系统，以及其中马达驱动泵，泵又将液压流体移动到系统周围的制动和转向系统。

已知通过将马达的各相通常以桥接的形式连接到马达驱动电路来驱动多相电动马达。在已知的驱动电路中，各相的端部被连接到包括连接到电池的一个端子的开关的上臂，以及包括连接到电池的另一端子的半导体开关的下臂。对于三相马达，驱动级可以包括具有这样的三对臂的三相桥。

在使用中，控制器向驱动电路的每个开关施加电压模式，以使开关以限定的模式快速地断开和闭合，从而控制施加到马达的各相的电压的幅度和相位。依赖于所使用的马达控制策略，根据需要，相位可以相对于由马达旋转生成的任何反电动势电压超前或之后。

通过连接到驱动电路的多相马达，马达将生成可以超过电池电源电压的反电动势。当马达不通过桥式电路驱动而是经受施加到转子上的使得转子高速旋转的扭矩时，或者甚至在被驱动的速度足够高的情况下，可能会发生这种情况。如果任其发展，则该反电动势可以被证明是有问题的。图1示出了通过电池电源102和驱动桥101中的MOSFET开关的体二极管的、马达100周围的可能闭合路径。当马达驱动时，可以通过在峰值反电动势之前使得施加到马达的电流波形超前来弱化磁场，从而克服高的反电动势。这允许马达比其它情况下更快地旋转。

在驱动电路或将电路连接到电源的供电线或马达控制器发生故障的情况下，或者简单地当马达未被驱动而是被施加到转子的扭矩反向驱动使其作为发电机时，通过使电场超前可能不能充分弱化电场。这将导致生成全反电动势，全反电动势然后经由MOSFET二极管传导到电池上—理论上传导到DC电池总线上，并从DC电池总线传导回电池中。虽然没有破坏性，但申请人已经意识到这可能会对马达造成巨大拖曳，从而限制了高速运行。

对于许多应用，通过在电路设计中使用冗余来提供额外的安全性的需求正在增加。在一种布置中，提出了一种双驱动桥式电路，其具有两个马达或具有两组独立的相绕组的一个马达，并且桥被分成两个独立的通道，每个通道包括全H桥式电路，该全H桥式电路被连接到相中的一个。在使用中，通道中的一个可用于驱动马达，而另一个通道被保留以在所述一个通道发生故障时使用。可替代地，两者可以同时被驱动，并且当检测到通道中发生故障时，该通道被关闭。同时驱动两者的优点在于，两个通道的功率损耗可以低于单个桥式驱动的功率损耗，从而允许使用更薄的布线和较低的额定开关。

在完全独立的双通道布置(即双桥)中，每个通道可以从其自己的控制电路接收控制信号，并且可以具有其自身与电池的独立连接。可替代地，对于一些应用，提供与电池的共享连接，以及共享控制器。

如果提供双通道布置，并且一个通道处于故障状态，则在该通道中生成的反电动势可能会产生抵抗良好通道驱动马达的尝试的拖曳。这将降低可达到的峰值马达速率。

发明内容