專利名稱：控制外部半橋功率輸出級的電子控制單元和具有電子控制單元的電動驅(qū)動裝置的制作方法
控制外部半橋功率輸出級的電子控律脾元 和具有電子控制單元的電動驅(qū)動裝置本發(fā)明涉及一種電子控制單元，用于控制至少三個外部半橋功率輸出級， 該電子控帝俾元針對半橋功率輸出級中的每個具有控制模塊。 此外，本發(fā)明還涉及具有這種控制單元的電動驅(qū)動裝置。根據(jù)前序部分的控制單頑過所配屬的半橋功率輸出級被用于控制電感性 負載，這些電感性負載諸如fflil電動機的各個相的線圈給出的那些電感性負載。特別是在汽車技術中，電動驅(qū)動裝置ffl^越多地被用于符合需求地、受控 地或者被調(diào)節(jié)地操作輔助機構(gòu)和執(zhí)行功能。對此的實例是電動操作的散熱器風 扇、水泵、室內(nèi)風扇以及車窗玻璃升降器的執(zhí)行機構(gòu)、伸縮車棚、開篷(Cabrioverdecke)、座位調(diào)整器、動力轉(zhuǎn)向裝置、變速器、差分傳動驢、制動 系統(tǒng)及更多裝置。在某些情況下，多個電動驅(qū)動裝置還必須彼此協(xié)調(diào)或者同步 運行，如這例如在自動^I器(離合器/換擋裝置)、雙聯(lián)離合^(專動裝置(離合 器/離合器)中或者還在雙7賴卩風扇中是這種情況那樣。在這種情況下，不僅采用具有電刷的常規(guī)整流式電動機，而且越來越多地 采用電子整流的無刷電動機。這種符合需求地、受控地、被調(diào)節(jié)地、被保障地 以及必要時被協(xié)調(diào)地操作這種驅(qū)動裝置越來越強烈地要求例如利用脈寬調(diào)制方 法來復合控制電動驅(qū)動^S，用于優(yōu)化功率收益，用于進行功率調(diào)節(jié)并且必要 時用于進行同步。皿常要求具有微控制器、調(diào)壓器、必要的半導體輸出功率 級以及作為半導體功率輸出級的控制單元的所屬的驅(qū)動電子裝置的上級智能控 制裝置。在此，微控制器、調(diào)壓器和半導體功率輸出級能可變地被用在不同的 電動機類型中。可是，驅(qū)動電子裝置必須適配到相應的^ffl情況，因為整流式 電動機通過兩個連接成H全橋的半導體半橋來控制，而無刷電動機M31三個單 個半導體半橋來控制。該問題的第一解決方案迄今在于，針每種使用情況有針對兩個或者三個半 橋的專門配置的驅(qū)動電子裝置。

圖1A和圖1B示出這種現(xiàn)有技術。圖1A示出 具有所屬的驅(qū)動電路CIC (A)的整流式電動機MK的H全^gVB。與此相反，圖IB示出三個半導體半橋HB1、 HB2、 HB3的裝置，用于控制具有所屬 的驅(qū)動電路CIC (B)的三相鄉(xiāng)幢流電動機MBL。該問題的另4軍決方案在于，針對每個半導體半橋JOT單^N蟲立的驅(qū)動模 塊。在此，現(xiàn)有的解決方案與被集成在控制組件SB上的所屬驅(qū)動電路CIC 一 起分另鵬供半橋功率輸出級。然后，必須根據(jù)需求組合必需數(shù)目的控制組件SB。 在圖2A中示出整流式電動機MK的現(xiàn)有技術，而在圖2B中示出鄉(xiāng)l」電動機 MBL的現(xiàn)有技術。根據(jù)現(xiàn)有解決方案之一的選擇，必須容忍提高的設計、構(gòu)造、制造和安裝 技術的開銷，以及必要時必須容忍提高的空間要求，這使得單^M決方案變得曰蟲 卬貝o此外，第一解決方案具有以下缺點，艮P必需的驅(qū)動電路的件數(shù)被劃分為兩 種應用情況A和B，并且因此相應的驅(qū)動電路的單個^f(較少。這與合理生產(chǎn) 相對立，并且最后由此提高了成本。在第二解決方案中存在以下缺點，即對于功率開關單元(MOSFET)不可 能在市場上做出自由的、面向價格的選擇。因此，不能充分利用現(xiàn)有的節(jié)約潛 力。因此，本發(fā)明的任務在于，提供一種可變地被采用的電子控制單元(用于 半橋功率輸出級的控制單元)，該電子控制單元育^)多同樣被用于控制整流式電動 機和控制無刷整流電動機，可是仍然能夠避免現(xiàn)有解決方案的缺點。由此應該 最終斷氏電動驅(qū)動單元的設計開銷，并且同時P對氏電動驅(qū)動單元的整體成本。該任務通過具有按照權(quán)利要求1的特征的電子控制單元以及S31具有按照 權(quán)利要求10的特征的電動驅(qū)動^fi來解決。可以單獨地或者彼此組合地采用的 有利的改進方案和擴展方案是從屬權(quán)利要求的主題。用于控制至少三個外部半橋功率輸出級(下面也簡稱為半橋或者半橋電路) 的電子控制單元針對半橋功率輸出級中的每一個具有控制模塊。為了通過兩個 半橋功率輸出級來控制電動機，第一和第二控制模塊一起被預配置在第一公共 配置層上。至少一個第三控制模塊在第二配置層上可自由配置，用于選擇性地 控制電動機的單個相，或者用于用作兩個簡單的信號輸出端或者驅(qū)動輸出端。在此，配置應該被理解為控制模i央CM相互之間的、控制模塊CM與到上 級微處理器的接線端、控制模塊CM與到外部開關元件的接線端或者控制模i央CM還與該控制單元的其他功能模塊的電氣的或者程序技術的邏輯布線或連接。 如果配置至少部分地在控制單元的生產(chǎn)過程期間通過控制模塊的不變的或者不可逆的電氣布線按照"專用集成電路(ASIC)"的方式被固定地預定，貝iJ存在固定的預配置。與此相反，如果控制模塊的專用布線僅在該控制單元完成之后根據(jù)應用情 況(必要時通過用戶自己)能夠不同地被制造，貝瞎在自由的可配置性。這例 如能以簡單的方式艦借助所謂的跳接開關、通過旁路控制單元的某些接線管 腳或者施加連續(xù)信號來在外部激活某個集成的功能模塊而實現(xiàn)。可是，也可以為此設置被集成在控制單元中的一次或者可重復的可編程邏輯陣列(PLA， Programmable Logic Airay)，該可編程邏輯陣列能由用戶自由編程。本發(fā)明還涉及在電動機外殼中具有線圈和7乂磁鐵的電動驅(qū)動裝置，該電動驅(qū)動裝置具有用于給線圈供電的半橋功率輸出級的裝置和電子控制單元(如上 所述)。電子控制單元用于控制半撟功率輸出級，其中控制單元被布置在電動驅(qū) 動裝置的電動機外殼中或者電動機外殼上。 本發(fā)明能夠被總結(jié)如下為了控制電動驅(qū)動錢而建議一種控制單元，該控制單元具有用于控制半 橋功率輸出級的控制模塊。這些控制模塊中的兩個通過兩個半橋功率輸出級被 預配置用于選擇性地控制整流式電動機或者無刷電動機。第三控制模塊可隨后 被配置用于控制第三半橋功率輸出級或者兩個單個開關元件。此外還建議一種 具有所述的控制單元的電動驅(qū)動裝置。通過本發(fā)明，通過合并(Buendelung)針對整流式電動機和無刷電動機的 控制單元的件數(shù)能夠生產(chǎn)更多件數(shù)的結(jié)構(gòu)相同的控制單元。這使得控制單元的 生產(chǎn)和質(zhì)量保證過程以及小型化能夠合理化和自動化。這又對控制單元的生產(chǎn) 成本、生產(chǎn)質(zhì)量和穩(wěn)定',積極作用。以下，本發(fā)明的其他優(yōu)點和改進方案根據(jù)實施例以及根據(jù)附圖進一步被說明。圖1A示意性示出按照現(xiàn)有技術的、用于控串'j整流式電動機的、具有分開 的驅(qū)動電路的H全橋電路的簡化示意圖；圖1B示意性示出按照現(xiàn)有技術的、用于控制三相無刷整流電動機的、具 有分開的驅(qū)動電路的三個半橋電路的裝置的簡化示意圖；圖2A示意性示出按照現(xiàn)有技術的、用于控制整流式電動機的、分別具有 集成的驅(qū)動電路的兩個半橋控制組件的裝置的簡化示意亂圖2B示意性示出按照現(xiàn)有技術的、用于控制三相無刷整流電動機的、分 別具有集成的驅(qū)動電路的三個半橋控制組件的裝置的簡化示意亂圖3示意性示出根據(jù)本發(fā)明的電子控制單元的簡化方框電路圖；圖4示意性示出根據(jù)本發(fā)明的具有擴展功能的電子控制單元的另一簡化方 框電路圖；圖5示意性示出具有根據(jù)本發(fā)明的被配置用于控制整流式電動機的控制單 元和兩個其他信號輸出端的電路裝置的簡化示意圖；圖6示意性示出具有根據(jù)本發(fā)明的被配置用于控制三相^lj整流電動機的 控制單元的電路裝置的簡化示意圖；以及圖7示意性示出根據(jù)本發(fā)明的具有根據(jù)本發(fā)明的控制單元的裝置的電動驅(qū) 動裝置的簡化圖。功能相同和名稱相同的部分在附圖中配備有相同的參考符號。圖1A中的用于控制整流式電動機的H全橋電路的簡化示意圖示出按照現(xiàn) 有技術的驅(qū)動電路CIC (A)，該驅(qū)動電路CIC (A)具有信號輸入端SE和信號 輸出端SA，這些信號輸入端SE用于連接到(未示出的)上級微控制器。信號 輸出端SA與四個場效應晶體管(FET) Ml、 M2、 M3和M4的柵極接線端連 接。這四個FET被布置在全橋電路VB中，其中串聯(lián)的FET Ml/M2和M3/M4 分別構(gòu)成電橋臂或者半橋或者半橋功率輸出級。兩個半橋的端點分別連接，并 且為了進行供電以其一端連接到電流接線端PS (電池正極)，而以另一端連接 到接地端GND (電池負極)。在橫向支路中，在兩個半橋功率輸出級的相應的 FET的連接點之間，作為電動機中間連接整流式電動機MK。這是一種廣泛流 行的控制整流式電動機的方式。在此，驅(qū)動電路CIC (A)專門針對這種方式的 控制而被設置，并且不能被用于其他目的或者其他電動機類型。相同的情況也適用驅(qū)動電路CIC (B)，該驅(qū)動電路CIC (B)在圖1B中在 用于控制具有三相Ll、 L2和L3的三相無刷整流電動機MBL的電路裝置中被 示出。該驅(qū)動電路CIC (B)也具有信號輸入端SE和信號輸出端SA，這對言 號輸入端SE用于連接到(未示出的)上級微控制器，這些信號輸出端SA與六 個場效應晶體管(FET) Mil至M16的柵極接線端連接。這些FETMll至M16是艦地(Ml腦2、 M13/M14和M15緒6)串聯(lián)連接成三個半橋功率輸出級 (半橋、半橋電路)HB1、 HB2或HB3。三個半橋的端點分別連接，并且為了進 行供電以其一端連接到電流接線端PS (電池正極)，而以另一端連接到接地端 GND (電池負極)。在三個半橋功率輸出級HB1、 HB2和HB3的相應的FET Mll/M12、 M13/M14禾B M15/M16之間的連接點上分別連接無刷整流電動機 MBL的相L1、 L2或L3。這也表示在現(xiàn)有技術中用于控制預鵬流電動機的通 用的電路裝置。在此，驅(qū)動電路CIC (B)也專門針對這種方式的控制而被設置， 并且不能用于其他目的或者其他電動機類型。在圖2A和圖2B中再次示出用于控制整流式電動機MK (圖2A)和預lj 整流電動機MBL (圖2B)的電路裝置，如這些電路裝置從現(xiàn)有技術中已經(jīng)公 知的那樣。在此，在兩種情況下都采用相同的控制組件SB，可是數(shù)目不同。控制組件SB分別將每兩個場效應晶體管(FET)的半t^g與所屬的驅(qū)動 電路CIC結(jié)合成封閉的單元，該封閉的單7SM:信號輸入端SE例如與上級的 (在圖2A和圖2B中未示出的)微控制器連接。為了進行供電，針單個控制 組件SB在FET的相應的半橋功率輸出級(半橋電路)的一側(cè)上被連接到電流 接線端PS (電池正極)，并且以相應半橋電路的另一端被連接到接地端GND (電 池負極)。在相應的驅(qū)動接線端TA上，要被驅(qū)動的負載被連接到該控制組件。為了控制整流式電動機MK，如在圖2A中所示的那樣，需要兩個控制組 件SB,其中電動機MK的兩個電源接線端分別與驅(qū)動接線端TA連接。為了控制鄉(xiāng)鵬流電動機MBL，如在圖2B中所示的夷P樣，需要三個單個 控制組件SB。在此，電動機MBL的三相LI 、 L2和L3分別被連接到控制組件 SB的驅(qū)動接線端TA。圖3中的用于說明根據(jù)本發(fā)明的電子控制單元CU的結(jié)構(gòu)的簡化方框電路 圖示出這種控制單元CU、與其連接的微控制器MC和三個同樣與控制單元CU 連接并且因此要被控制的半橋功率輸出級(半橋電路)HB。在此，每個半橋電 路由兩個(在圖3中未示出的)開關元件組成，這些開關元件諸如是按照圖1A 至2B的圖示的場效應晶體管?？墒?，為了構(gòu)造半橋電路HB也可以使用其他開 關元件，諸如使用繼電器開關。所述單元之間的電路技術連接在圖3中用符號表示分別通皿箭頭來示 出。三個半橋功率輸出級HB為了進行供電分別被連接到電流接線端PS (電池正極)和被連接到接地端GND (電池負極)?？刂茊卧狢U和微控制器MC的 電壓電源在圖3中未示出。控制單元CU本身具有三個控制模塊CM1 、 CM2和CM3 ， i!3ffi些控制 模塊，控制單元CU分別與所述的半橋功率輸出級(半橋電路)HB之一連接。 在所示的例子中，控制模塊CM自身裝備有用于控制半橋電路的不同功能。因 此，控制模i央CM中的每一個具有半橋驅(qū)動功能MD、診斷功能D、保護功能P 和電流測量功能CS。驅(qū)動功能MD用于控制半橋電路的單個開關元件(諸如場 效應晶體管)。第一控制?！姥隒M1和第二控制模塊CM2在公共配置層KE1上被配置。 第三控制模塊CM3在分開布置的第二配置層KE2上被配置。相應的配置層KE1/KE2構(gòu)成用于組合地或者也斜蟲配置單個控制模塊的 平臺。圖4中的簡化方框電路圖示出根據(jù)本發(fā)明的另一電子控制單元CU的結(jié)構(gòu) 和與之連接的微控制器MC以及三個同樣與控制單元CU連接并且因此要被控 制的半橋電路HB。所述的單元之間的電路技術連接用符號表示也分別通^箭頭在圖4的圖 示中示出。該控制單元CU也具有三個控制模塊CM1、 CM2禾QCM3， M這 些控制模i央，控制單元OJ分別與所述的半橋功率輸出級(半橋電路)HB之一 連接。對以于圖3中的實例，控制?！姥隒M再次裝備有用于控制半橋電路的各 種功能。除了控制模塊CM之外，控制單元CU裝備有兩個其他功能模塊。第一功 育鵬塊是附啲信號模塊SO。該信號模塊SO用于提供多個其他的信號輸出端 禾口/或信號輸入端，這離號輸出端和/或信號輸局育^1多被考慮用于控制附加功 能或用于接受并且必要時處理外部電信號。第二附加功能模塊是電源電壓控制模i央PCU。該電源電壓控制模塊PCU 與外部穩(wěn)壓單元PSC以及與保護電池極性不倒轉(zhuǎn)，RBP連接，并且控制這些 外部單元的功能。三個半橋電路HB —方面為了保護電池的極性不倒轉(zhuǎn)而分別iM:保護電池 極性不倒轉(zhuǎn)裝置RBP被連接到電流接線端PS (電磁正極)，而另一方面被連接 到接地端GND (電池負極)。借助穩(wěn)壓單元PSC，微控制器MC和控制單元CU的電源電壓自身被調(diào)節(jié)至頓定值而可供4頓。第一控制?！姥隒M1和第二控制模塊CM2位于公共的配置層KE1上。在 圖4中用實線確定界線示出的配置層KE1再次用符號表示用于控制兩個外部半 橋的控制模i央CM1和CM2的固定預配置。第三控制模塊CM3位于分開布置 的第二配置層KE2上，該第二配置層KE2重疊配置層KE1 。配置層KE2可隨 后由用戶來配置，這再次通過虛線示出的界線和面的陰影線來用符號表示。在 該配置層KE2上，不僅控制模塊CM3、而且被預配置的控制模塊CM1和CM2 在上級與控制模塊CM3被連接成控制單元。因此，在這里控制模i央CM3也可以被隨用于控制第三外部半橋電路HB (如在圖4中所示)，或者用于控制單個外部功率開關(未示出)，或者還用于提 供簡單的電氣輸出信號。圖5示出電路裝置的簡化示意圖，該電路裝置具有根據(jù)本發(fā)明的、被配置 用于控制整流式電動機MK的控制單元和兩個其他的驅(qū)動輸出端，這些驅(qū)動輸 出端用于fflil兩個功率開關元件M5和M6來控制兩個附加的負載LST1/LST2。 控制單元CU具有三個控制模塊CM1、 CM2和CM3，用于控制六個外部開關 元件M1至M6，這些外部開關元件在圖5中禾'」用相對應的開關符號被示為場效 應晶體管。示例性示出控制模塊CM1，該控制模土央CM1具有用于實施半橋驅(qū) 動功能MD以及用于保護功能P和診斷功能D的功能單元。即使這些功育被圖 5中未示出，這些功能也可供其他控制模i央使用。第一控制模塊CM1和第二控制模塊CM2被配置用于ffiil兩個半橋電路來 協(xié)調(diào)地控制電動機。第三控制模塊CM3被配置用于分開控制兩個其他的單個功 率開關元件M5和M6， fflil功率開關元件M5和M6可操作第一負載LST1或 第二負載LST2。此外，控制單元CU具有接口模塊SPI，該接口模1央SPI被設計為串行接口 并且被設置用于在微控制器MC與控制單元CU之間進行 通信。M片選接線端CHS、時鐘接線端CLK和兩個串行信號接線端SDA，控 制單元CUffiil串行接口與上級微控制器MC進行i^交換連接。此外，也可 以經(jīng)由該接口 SPIffl31轉(zhuǎn)^f，代碼^a行控制模塊的配置。鵬制器MC與控制單元CU之間的其他電氣連接禾,脈寬信號接線端 PWM、轉(zhuǎn)動方向信號接線端DIR和兩個驅(qū)動信號接線端TS1和TS2來提供。經(jīng)由脈寬信號接線端，由微控制器MC給控制單元CU預定脈寬調(diào)制，該脈寬 調(diào)制表示電動機的功率要求。經(jīng)由轉(zhuǎn)動方向信號接線端DIR，由微控制器給控制單元cu預定電動機轉(zhuǎn)動方向，該電動機轉(zhuǎn)動方向在控制單元cu中被變換為針對半橋功率輸出級HB1/HB2的開關元件M1/M2/M3/M4的、與轉(zhuǎn)動方向要 求相對應的控制信號。經(jīng)由兩個驅(qū)動信號接線端TS1/TS2，由微控制器MC實 現(xiàn)針對要ilil控制單元CU和開關元件M5/M6進4ft刀換的負載LST1/LST2的 切換要求。不僅微控制器MC而且控制單元CU都fflil電流接線端PS和接地端 GND被連接到電源電壓。第一和第二開關元件M1/M2以及第三和第四開關元件M3/M4分別相互連 接成第一半橋電路HB1或第二半橋電路HB2。對于整流式電動機MK，第一半 橋電路HB1的橋中點MP1構(gòu)成第一功率接線端，而第二半橋電路HB2的橋中 點MP2構(gòu)成第二功率接線端。兩個半橋電路各以其一端一起連接到接地端GND 并且以相應的另一端一起連接到電源的電流接線端上。第一半橋電路(半橋功率輸出級)HB1的開關元件Ml/M2分別iM串聯(lián) 電阻R被連接至IJ第一控制模塊CM1的半橋驅(qū)動功能MD的驅(qū)動接線端TM1和 TM2。以同樣的方式，第二半橋電路HB2的開關元件M3/M4分別通過串聯(lián)電 阻R被連接到第二控制模塊CM2的驅(qū)動接線端TM3和TM4。此外，在半橋電 路到電流接線端的公共電源線中的一點與控制單元CU的信號輸入端SE0之間 存在電氣連接?？刂茊卧狢U與半橋電路HB1和HB2之間的其他電氣連接存在 于橋中點MP1和MP2與信號輸入端SE1或SE3之間，以及存在于半橋電路 HB1禾B HB2的相應接地連接線與信號輸入端SE2或SE4之間。以這種方式被 饋入控制單元的信號在那被考慮用于實施診斷功能D (接線端SE0)和保護功 能P，并被輸送給控制模塊CM1和CM2的相對應的功能單元D/P。在控制單元CU的驅(qū)動接線端TM5和TM6上，功率開關元件M5或M6 經(jīng)由串聯(lián)電阻R被連接到第三控制模塊CM3 。開關元件M5被設計為所謂的高壓側(cè)(High-Side)開關元件，并且被連接 在電流接線端PS與接地端GND之間。要進fi^刀換的負載LST1在此被布置在 接地端與該開關元件之間。經(jīng)由信號接線端SE5，控制?！姥隒M3與負載LST1 和開關元件M5之間的電力線中的測量點電氣連接。以這種方式被饋入控制單 元CU的信號在那被考慮用于實施保護功能P。開關元件M6被設計為所謂的低壓側(cè)(LOW-Side)開關元件，并且被連接 在電流接線端PS與接地端GND之間。要進fi^刀換的負載LST2在此被布置在 電流接線端PS與該開關元件M6之間。經(jīng)由信號接線端SE6，控律蝶i央CM3 與負載LST1和開關元件M6之間的電力線中的測量點電氣連接。以這種方式被 饋入控制單元CU的信號同樣在那被考慮用于實施保護功能P。圖6示出另一電路裝置的簡化示意圖，該另一電路裝置具有根據(jù)本發(fā)明的、 被配置用于控制^^整流電動機MBL的控制單元。該控制單元CU具有三個控 制模i央CMl、 CM2和CM3，用于控制六個外部開關元件M1至M6，這些開關 元件在圖6中禾,相對應的開關符號被示為場效應晶體管。示例性示出控制模 塊CM1 ，該控制模塊CM1具有用于實施半橋驅(qū)動功能MD的功能單元以及用 于保護功能P和診斷功能D的功能單元。即使這些功能在圖6中未示出，這些 功能也可供其他控制模i央CM2、 CM3使用。第一控制模i央CMl、第二控制模 塊CM2和第三控制模塊CM3被共同配置用于ffi31被分配給三個電動機相的三 個半橋電路(半橋功率輸出級)HB1、 HB2和HB3來協(xié)調(diào)控制所示出的鄉(xiāng)lJ電 動機廳L。此外，控制單元CU在該實施例中也具有接口模i央SPI，該接口?！姥隨PI 被設計為串行接口 ，并且被設置用于在微控制器MC與控制單元CU之間進行 通信。通過片選接線端CHS、時鐘接線端CLK和兩個串行信號接線端SDA， 控制單元CU艦該串行接口與上級微控制器MC進行娜劃奐連接。此外， 也可以經(jīng)由該接口 SPI通過轉(zhuǎn)錄禾Mm鄰馬^iS行控制模塊的配置。微控制器MC與控制單元CU之間的其他電氣連接禾擁脈寬信號接線端 PWM、轉(zhuǎn)動方向信號接線端DIR來提供。在這里，控制單元CU的兩個驅(qū)動信 號接線端TS1和TS2沒有被占用。經(jīng)由脈寬信號接線端，由微控制器MC給控 制單元CU預定脈寬調(diào)制，該脈寬調(diào)制表示電動機的功率要求。經(jīng)由轉(zhuǎn)動方向 信號接線端DIR，由微控制器MC給控制單元CU預定電動機轉(zhuǎn)動方向，該電 動機轉(zhuǎn)動方向在控制單元CU中被變換為針對半橋電路HB1/HB2/HB3的開關元 件M1/M2/M3/M4/M5/M6的、與轉(zhuǎn)動方向要求相對應的控制信號。第一和第二開關元件M11/M12、第三和第四開關元件M13/M14以及第五 和第六開關元件M15/M16分別被相互連接，一半橋電路HB1 、第二半橋電路 HB2，三半橋電路HB3。第一、第二和第三半橋電路HB1、 HB2禾Q HB3的橋中點MP1、 MP2和MP3構(gòu)成針對無刷電動機MBL的三相的第一、第二和第 三功率接線端。三個半橋電路HB1 、HB2和HB3各以一端一起連接到接地端GND并且以 相應的另一端一起連接到(功率晶體管形式的)保護電池極性不倒轉(zhuǎn)裝置RBP 的電流接線端，并且通過該保護電池極性不倒轉(zhuǎn)裝置RBP而被連接到電源PS。此外，在圖6中示出的控制單元CU具有電源電壓控制模塊PCU，該電源 電壓控制模±央PCU Mil驅(qū)動接線端TP與用于給半橋電路HB1、 HB2和HB3 供電的保護電池極性不倒轉(zhuǎn)裝置RBP連接。該保護電池極性不倒轉(zhuǎn)裝置RBP 在半橋電路HB1、 HB2和HB3的公共電力線中被布置在半橋臂與電流接線端 PS之間。如果例如M電源電壓控制模塊PCU確定電池的保護極性不倒轉(zhuǎn)， 則經(jīng)由驅(qū)動接線端TP為半橋功率輸出級HB1、 HB2和HB3激活該保護電池極 性不倒轉(zhuǎn)裝置RBP。微控制器MC和控制單元CU的電源借助穩(wěn)壓單元PSC —方面ffiil電源接 線端CP而另一方面通過接地端GND來實現(xiàn)。經(jīng)由驅(qū)動接線端PC，穩(wěn)壓單元 PSC與電源電壓控制單元PCU進行控制連接。經(jīng)由附加的歡活接線端WA，控 制單元CU直接與電流接線端PS連接。在控制單元CU開始運行時，首先電源 電壓被施加至微活接線端WA，并且使電源電壓控制模i央PCU開始運行，借助 該電源電壓控制模塊PCU接著可以使用通過穩(wěn)壓單元PSC所調(diào)節(jié)的電源電壓。第一半橋電路HB1的開關元件Ml/M2分別艦串聯(lián)電阻R被連接到第一 控制模塊CM1的半橋驅(qū)動功能MD的驅(qū)動接線端TM1和TM2。以同樣的方式， 第二半橋電路HB2的開關元件M3/M4和第三半橋電路HB3的開關元件M5/M6 分別M31串聯(lián)電阻R被連接到第二控制模塊CM2的驅(qū)動接線端TM3和TM4 或被連接至條三控制模塊CM3的驅(qū)動接線端TM5和TM6。 it[^卜，在半橋電路 到電流接線端的公共電源線中的一點與控制單元CU的信號輸A^ SEO之間存 在電氣連接?？刂茊卧狢U與半橋電路HB1和HB2之間的其他電氣連接存在于 橋中點MP1、 MP2和MP3與信號輸入端SE1、 SE3或SE5之間，以及存在于 半橋電路HB1、 HB2禾tlHB3的相應的接地接線與信號輸入端SE2、 SE4或SE6 之間。以這種方式被饋入控制單元的信號在那被考慮用于實施診斷功能D (接 線端SEO)和保護功能P，并被輸送給控制模塊CM1、 CM2和CM3的相對應 的功能單元D/P。如果例如借助所饋入的信號診斷電動機MBL的故障功能，則育詢多直接Mt被寄存在控制單元CU中的控制例fi^呈序和給開關元件Ml 、...、M16輸出相對應的驅(qū)動艦實現(xiàn)決速的、必要時進行修正的干涉。在圖3至圖6中總是將控制單標為具有封閉框的單元。在簡單的實施方 案中，該單元可以由具有在其上單個安裝并且彼 接的器件的電路載體組成。 在此，如果功能單元(諸如控制模塊)至少部分由集成電路組成，則是有利的。 在另一集成級中，用于兩個被預配置的控制模塊CM1 、 CM2的配置層KE1 被實施為專用集成電路(ASIC)，而用于可自由配置的控制模塊CM3的配置層 KE2被實施為|旨控制的微控制器。這在必要時使得能夠釆用標準器件并且因 此貢獻于斷氏制造成本。如果具有所有必要的電路和功能的控制單元被結(jié)合成集成的組件，貝腫寺別 有利于減小結(jié)構(gòu)尺寸和簡化裝配動作。這得到結(jié)構(gòu)非常緊湊和穩(wěn)定的控制單元， 該控制單元又使得冑,將控制單元布置在電動機附近，必要時布置在與電動機 相同的外殼中。在圖7中，以草圖簡化示出根據(jù)本發(fā)明的、具有根據(jù)本發(fā)明的控制單元的 裝置的電動驅(qū)動單元。該電動驅(qū)動裝置是無刷電動機MBL，該無刷電動機MBL 具有被纏繞的定子ST和在轉(zhuǎn)子軸RW上的永磁鐵激勵的轉(zhuǎn)子RT。由這些部件 組成的電動機被安放在具有后外殼蓋GD的罐形電動機外殼MG中。在后外殼 蓋GD的外殼內(nèi)側(cè)上，ffiil阻尼元件DE固定印刷電路板形式的電路載體LP。 該電路載體LP承載集成電路形式的根據(jù)本發(fā)明的控制單元CU和六個功率開關 元件M，這些功率開關元件M在電路載體上被連接成三個半橋電路并與控制單 元CU連接。用于進行功率供給和用于與外部微控制器連接的連接線借助連接 電纜AK從電路載體LP出發(fā)被弓I出電動機外殼MG。本發(fā)明能被總結(jié)如下為了控制電動驅(qū)動，MK/MBL，建議一種控制單 元CU，該控制單元CU具有用于控制半橋功率輸出級HB1細2/HB3的控制模 塊CM1/CM2/CM3?？刂颇央CMl/CM2中的兩個被預配置用于通過兩個半橋 功率輸出級HB1/HB2選擇性地控制整流式電動機MK或者^魄動機MBL。 第三控制模塊CM3可隨后被配置，用于控制第三半橋功率輸出級HB3或者兩 個單個開關元件M。此外，建議一種具有所述的控制單元CU的電動驅(qū)動裝置 MK/MBL。M:本發(fā)明，M合并用于整流式電動機和鄉(xiāng)i他動機的控制單元的f微，能夠生產(chǎn)更多件數(shù)的結(jié)構(gòu)相同的控制單元。這能夠使生產(chǎn)和質(zhì)量保證過程合理 化和自動化，這又對生產(chǎn)成本和生產(chǎn)質(zhì)量有積極作用。此外，M本發(fā)明還能 夠得到結(jié)構(gòu)非常緊湊和穩(wěn)定的控制單元，并且因此能夠直接布置在電動驅(qū)動單 元上或者電動驅(qū)動單元中的。
權(quán)利要求
1.用于控制至少三個外部半橋功率輸出級(HB1；HB2；HB3)的電子控制單元(CU)，該電子控制單元(CU)針對半橋功率輸出級(HB1；HB2；HB3)中的每個具有控制模塊(CM1；CM2；CM3)，其特征在于，第一控制模塊(CM1)和第二控制模塊(CM2)一起為了通過兩個半橋功率輸出級(HB1；HB2)來控制電動機(MK/MBL)而被預配置在第一公共配置層(KE1)上；并且至少一個第三控制模塊(CM3)在第二配置層(KE2)上能被自由配置，以致控制模塊(CM3)的輸出端能選擇性地被用于控制電動機(MBL)的單個相(L1/L2/L3)或者能被用作兩個簡單的信號輸出端或者驅(qū)動輸出端(TM5；TM6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制單元(CU)，其特征在于，在第二配置層 (KE2)上，第一控制模塊(CM1)和第二控制模i央(CM2)能擇性地另外被配 置用于控制整流式電動機(MK)或者用于控制三相無刷整流電動機(MBL) 的兩相(Ll; L2)。
3. 根據(jù)禾又利要求1或2所述的控制單元，其特征在于附加的控制模塊 (PCU)，用于控制外部電壓電源(PS)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的控制單元，其特征在于附力啲控制模土央 (SO)，該附加的控制模塊(SO)具有至少一個其他的信號輸出端。
5. 根據(jù)，權(quán)利要求之一所述的控制單元，其特征在于接口 (SPI)，用于 與外部的上級計算單元連接，特另提與微控制器(MC)連接。
6. 根據(jù)，權(quán)利要求之一所述的控制單元，其特征在于，用于半橋功率輸 出級(HB)的至少一個控偉帳塊(CM)具有用于進行晶體管控制(MD)和/ 細于進行電流測量(CS)和/細于進行過載識別(D)和/或用于進行過載保 護(P)的功能元件。
7. 根據(jù)，權(quán)利要求之一所述的控制單元，其特征在于，該控制單元至少 部分地由集成電路組成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制單元，其特征在于，兩個被預配置的控制模 塊(CM1; CM2)被實施為專用集成電路(ASIC)，而能被自由配置的控制模 塊(CM3)被實施為M瀏瞎制的微控制器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的控制單元，其特征在于，控制單元(CU)的所有控制模塊(CM1; CM2; CM3; SO; PCU; SPI)被結(jié)合在集成的組件(IC)中。
10. —種電動驅(qū)動裝置，其在電動機外殼中具有線圈和永磁鐵，該電動驅(qū)動裝置具有用于給線圈供電的半橋功率輸出級的裝置，并且具有用于控制半橋 功率輸出級的根據(jù)，權(quán)利要求之一所述的電子控制單元，其中，該控制單元 被布置在該電動機外殼中或者被布置在該電動機外殼上。
全文摘要
為了控制電動驅(qū)動裝置MK/MBL，建議一種控制單元CU，該控制單元CU具有用于控制半橋功率輸出級HB1/HB2/HB3的控制模塊CM1/CM2/CM3。這些控制模塊中的兩個CM1/CM2被預配置用于通過兩個半橋功率輸出級HB1/HB2來選擇性地控制整流式電動機MK或者無刷電動機MBL。第三控制模塊CM3能隨后被配置用于控制第三半橋功率輸出級HB3或者兩個單個開關元件M。此外，還建議一種具有所述的控制單元CU的電動驅(qū)動裝置MK/MBL。
文檔編號H02P7/00GK101238637SQ200680020484
公開日2008年8月6日 申請日期2006年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月10日
發(fā)明者J·洛布爾, T·梅爾 申請人:西門子威迪歐汽車電子股份公司