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電動機控制器的制造方法

文檔序號:9650819閱讀:653來源:國知局
電動機控制器的制造方法
【專利說明】電動機控制器
【背景技術(shù)】
[0001] 在機動車上安裝有多個不同的電動機。運種電動機可W驅(qū)動例如閥、活口、累、通 風裝置、窗玻璃起落器、座位調(diào)節(jié)裝置、雨刮器或者車載的其它元件。電動機配備有控制器, W便例如根據(jù)存在的要求來控制運行方向或旋轉(zhuǎn)速度。經(jīng)常地,控制器包括可編程的微計 算機,其具有用于交換控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口。微計算機于是借助于功率電路來控制電動機。
[0002] 為了保護控制器、電動機或供電網(wǎng)(在該供電網(wǎng)上運行有控制器和電動機)免于 損壞,控制器可W包括一個或多個保護電路,如果確認存在故障狀態(tài),則運些保護電路限制 或關(guān)斷電流。例如,如果檢測到控制器或電動機的供給電壓具有錯誤的極性,則能夠關(guān)斷通 過電動機的電流。在另一實施形式中,保護電路可W設(shè)置用于,限制通過電動機的電流,特 別是在起動階段期間。
[0003] 運種保護電路包括具有控制連接端的場效應(yīng)晶體管。為了接通該場效應(yīng)晶體管, 控制連接端上的電壓必須超過預(yù)定的臺階電壓。如果至少存在臺階電壓,那么漏電流從控 制連接端流經(jīng)場效應(yīng)晶體管,從而需要確定的功率,W便保持控制連接端超過臺階電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的任務(wù)在于,提供一種控制器、一種方法W及一種計算機程序產(chǎn)品,W便能 實現(xiàn)控制器的節(jié)省電流的運行。本發(fā)明借助于具有獨立權(quán)利要求所述特征的控制器、方法 W及計算機程序產(chǎn)品來解決該任務(wù)。從屬權(quán)利要求描述優(yōu)選實施形式。
[0005] 按照本發(fā)明用于電動機的控制器包括:保護電路,用于電流限制或者用于反極性 保護,其中,保護電路包括具有控制連接端的場效應(yīng)晶體管。此外,保護電路包括控制機構(gòu), 用于提供控制連接端用的控制電壓,其中,在控制連接端上設(shè)有用于電荷存儲的平滑電容 器。
[0006] 由此可能的是,周期地給平滑電容器充電,朗尋控制電壓保持為如下值:該值能實 現(xiàn)通過場效應(yīng)晶體管的電流。與通常的方法(在通常的方法中,在沒有平滑電容器的情況 下,控制機構(gòu)必須將控制電壓連續(xù)保持在預(yù)定電壓W上)相比,通過平滑電容器的周期充 電可W減小成能實現(xiàn)通過場效應(yīng)晶體管的受控的電流所需要的功率??刂破骺蒞由此接收 減小的電流。特別是當控制器在車載應(yīng)用時,節(jié)省的電能可W有助于節(jié)省燃料并且有助于 降低有害物質(zhì)排放。與已知的解決方案相比,本發(fā)明的控制器僅僅需要少量附加的結(jié)構(gòu)元 件并且能夠簡單、快速并且緊湊地構(gòu)成。在此,控制器可W與多個電動機相結(jié)合應(yīng)用,運些 多個電動機車載安裝。由此總體上可節(jié)省的電能可W因此累加到一個顯著的值。
[0007] 在一個實施形式中,控制機構(gòu)設(shè)置用于,借助于脈寬調(diào)制來驅(qū)控平滑電容器,W將 控制連接端上的電壓保持在預(yù)定值W上。脈寬調(diào)制信號可W例如通過數(shù)字式驅(qū)控電路W較 小的成本提供。在此,脈寬占空比和調(diào)制頻率可W非常準確地如此控制,使得控制連接端上 的電壓盡可能緊接近地位于預(yù)定值W上,W便能實現(xiàn)電能的最大節(jié)省。 W08] 在一個實施形式中,在控制機構(gòu)與控制連接端之間設(shè)有導通二極管 值urchlassdiode),W便阻止平滑電容器在脈寬調(diào)制的時間段期間放電。由此可W確保:在 平滑電容器中在第一時間段期間積聚的電能在第二時間段期間不朝著控制機構(gòu)回流。電能 的節(jié)省可W由此進一步提高。導通二極管可W在一個實施形式中被控制機構(gòu)包括。
[0009] 在第一變型中,保護電路包括反極性保護,并且,場效應(yīng)晶體管裝入到供電網(wǎng)的饋 電線中。反極性保護通常對于車載的控制器和電動機而言是需要的,W避免通過錯誤極性 所導致的物品和人員損傷。
[0010] 在另一變型中,該變型可與上述變型相組合,保護電路包括接通-電流限制,其 中,場效應(yīng)晶體管與中間電路電容器串聯(lián)地與供電網(wǎng)連接。電動機的接通電流可W是其持 續(xù)電流的多倍。為了降低供電網(wǎng)的負載,中間電路電容器可W在起動期間放電到電動機中。 然而,如果控制器與供電網(wǎng)相連接并且中間電路電容器充電,那么大電流可W流過。通過設(shè) 定保護電路W限制流入中間電路電容器中的電流可W阻止:縮短本裝置與供電網(wǎng)間連接用 的開關(guān)元件的使用壽命。
[0011] 在一個實施形式中,電動機設(shè)置用于,僅僅運行對于控制器被供電的時間而言的 一小部分時間。運種電動機也稱為短轉(zhuǎn)子(Kurzl站fer),參照控制器在電壓下的時間,該 電動機運行時間通常是大約10%或更少。在車載上可W應(yīng)用多個運種短轉(zhuǎn)子,該短轉(zhuǎn)子在 機動車運行的大多數(shù)時間期間處于靜止狀態(tài)。通常,在靜止狀態(tài)時間期間也給控制器供電。 通過應(yīng)用所述控制器能夠在電動機靜止狀態(tài)時間期間降低靜止電流消耗。整個機動車能夠 由此借助少量電能W已知的方式運行。
[0012] 按照本發(fā)明在所述控制器中用于控制保護功能的方法包括W下步驟:檢測不存在 故障狀態(tài);提供脈寬調(diào)制電壓給場效應(yīng)晶體管的控制連接端。在此,脈寬調(diào)制電壓的占空比 如此選擇,使得控制連接端上的電壓保持在預(yù)定值W上。
[0013] 在場效應(yīng)晶體管的控制連接端上的脈寬調(diào)制電壓的產(chǎn)生能夠特別是借助于可編 程的微計算機容易地實施。如果可能,呈可編程的計數(shù)器或時鐘形式的相應(yīng)的外圍設(shè)備能 夠被可編程的微計算機或控制機構(gòu)已經(jīng)包括并且能夠用于生成脈寬調(diào)制電壓。
[0014] 在一個實施形式中,占空比根據(jù)平滑電容器的電容和場效應(yīng)晶體管的漏電流來選 擇。因此可W應(yīng)用預(yù)定占空比,W便容易地確保:在場效應(yīng)晶體管的控制連接端上的電壓可 靠地超過預(yù)定值。占空比的進一步確定或控制在本方法的框架內(nèi)于是不再必要。
[0015] 在另一實施形式中,如果已檢測到故障狀態(tài),則減小脈寬調(diào)制電壓。在此,脈寬調(diào) 制電壓的占空比或頻率可W類似地或者W多個預(yù)定步驟如此調(diào)適,使得減小的電流還能夠 流經(jīng)場效應(yīng)晶體管。對此備選地,也能夠關(guān)斷控制連接端上的電壓,從而場效應(yīng)晶體管截 止。
[0016] 按照本發(fā)明的計算機程序產(chǎn)品包括程序代碼器件,用于當該計算機程序產(chǎn)品在處 理機構(gòu)上運行或在計算機可讀的數(shù)據(jù)載體上存儲時執(zhí)行本方法。
【附圖說明】
[0017] 本發(fā)明現(xiàn)在依照附圖更準確地描述。附圖示出:
[0018] 圖1:電動機用的控制器的電路圖;
[0019] 圖2:在圖1的控制器上的電壓的時間曲線;化及
[0020] 圖3 :在圖1的控制器中的用于控制保護功能的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 圖1示出電動機105用的控制器100。控制器100設(shè)置用于,使電動機105根據(jù)控 制信號在供電網(wǎng)110上運行。為了接收控制信號并且如果可能為了反向傳送數(shù)據(jù)可W設(shè)有 接日115。 陽02引控制器100包括控制機構(gòu)120,在運里示出的實施形式中,該控制機構(gòu)包括:特別 是W可編程微計算機形式的優(yōu)選數(shù)字式處理機構(gòu)125、W及功率電路130。除了接口 115之 夕F,處理機構(gòu)125可W包括:用于提供恒定的時鐘信號的時鐘發(fā)生器135、或者可編程的計 數(shù)器或時鐘140。在一個示出的示例性的實施形式中,處理機構(gòu)125將方向信號和脈寬調(diào)制 速度傳送至功率電路130,W引起電動機105的期望的旋轉(zhuǎn)方向和速度。在一個實施形式 中,可W將診斷信息從功率電路130傳送回到處理機構(gòu)125。
[0023]W示例性的方式作為全橋示出的電橋電路145根據(jù)功率電路130的預(yù)設(shè)而將電動 機105與供給電壓相連接,該供給電壓基本上來自供電網(wǎng)110。
[0024] 此外設(shè)有可選擇的第一和可選擇的第二保護電路150。在圖1中上述的保護電路 150包括場效應(yīng)晶體管155,該場效應(yīng)晶體管在此實施為n通道M0SFET。場效應(yīng)晶體管155 沿向前方向安裝,即,電流即使在場效應(yīng)晶體管155關(guān)斷的情況下也流通;通過接通該場效 應(yīng)晶體管155使其安裝的空載二極管橋接。第一保護電路150因此實現(xiàn)反極性保護。在場 效應(yīng)晶體管155的控制連接端160與供電網(wǎng)110的連接端之間設(shè)有平滑電容器165。在控 制機構(gòu)120與保護電路150的場效應(yīng)晶體管155的控制連接端160之間設(shè)
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