電動馬達(dá)的電源供應(yīng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電動馬達(dá)(1)的電源供應(yīng)系統(tǒng)，其包括電源電路(3)和電子電路(4)，所述電源電路的輸入端子連接到DC電壓源，所述電子電路用于基于表示馬達(dá)的設(shè)定速度的控制信號控制所述電動馬達(dá)(1)。根據(jù)本發(fā)明，該系統(tǒng)包括裝置(6)，其能夠在所述電動馬達(dá)(1)的起動期間和/或在其中電動馬達(dá)(1)的設(shè)定速度低于閾值速度的運行階段期間減小由所述電源電路(3)接收到的DC電壓值。
【專利說明】
電動馬達(dá)的電源供應(yīng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電動馬達(dá)的供電。本發(fā)明的一個特別感興趣的應(yīng)用屬于為用于機動車輛中的電動馬達(dá)供電的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，用于機動車輛中的電動馬達(dá)的電源供應(yīng)系統(tǒng)包括電源電路，該電源電路意圖將車輛電池的電壓傳輸至管控所述馬達(dá)的電源供應(yīng)的電路板。圖1中示意性地示出了這種電源供應(yīng)系統(tǒng)的一個示例，該電源供應(yīng)系統(tǒng)用于三相電子開關(guān)馬達(dá)I的電源供應(yīng)，該三相電子開關(guān)馬達(dá)I被設(shè)計為驅(qū)動機動車輛的供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)扇2。這種馬達(dá)I，也被稱為“無刷馬達(dá)”或磁體型自控制同步馬達(dá)，包括三個定子繞組，該三個定子繞組在此處以三角形設(shè)置示出，其電壓U、V和W由電源供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)。該電源供應(yīng)系統(tǒng)包括:
[0003]-電源電路3，其輸入端子連接至由車輛電池形成的電壓源(未示出)，及
[0004]-意圖為馬達(dá)I供電的電子控制電路4。
[0005]電源電路3是輸入濾波器，其例如包括電感L和兩個電容，該電感L與電池的正極端子+BAT串聯(lián)連接，該兩個電容各自安裝在負(fù)極端子-BAT與電感的端子中的一個之間。其功能是將電池電壓傳輸至電子控制電路4。電子控制電路4由斬波電源供應(yīng)電路構(gòu)成，該斬波電源供應(yīng)電路包括三個電橋臂9、10、11，每個電橋臂包括串聯(lián)安裝的兩個開關(guān)，每個開關(guān)設(shè)置有反并聯(lián)二極管。馬達(dá)I的三個定子繞組中的每一個因此由電橋中一個供電。為了避免引起可能導(dǎo)致不期望的發(fā)熱的雜散電流的、電池至供電電路和至電子控制電路的永久連接，電源供應(yīng)系統(tǒng)還包括安全開關(guān)5，該安全開關(guān)5允許將電池選擇性地連接至電源電路3，以及連接至電子控制電路4。在所示示例中，該安全開關(guān)5被設(shè)置為與連接端子-BATT串聯(lián)，但可以以等同的方式與端子+BATT串聯(lián)連接。傳統(tǒng)地，安全開關(guān)5是增強型MOSFET晶體管，例如是N類型的，其漏極和源極串聯(lián)連接至連接端子-BATT，而其柵極接收控制信號SW_CMD，該控制信號SW_CMD允許晶體管在禁用狀態(tài)(開關(guān)打開)或飽和運行狀態(tài)(開關(guān)閉合)之間切換，在飽和運行狀態(tài)中，晶體管在其漏極和其源極之間充當(dāng)電阻值非常低的電阻。
[0006]該類型的電動馬達(dá)引起的問題之一是，相對于環(huán)境聲音排放而言的并非微不足道的噪音排放水平。特別地，由
【申請人】進(jìn)行的研究已示出，由這些馬達(dá)生成的噪音在某些運行階段期間可能是相當(dāng)大的，特別是在發(fā)動機起動階段期間，或還在發(fā)動機被控制以在相對低的速度下運行時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在此背景下，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種解決方案，其能夠根據(jù)電動馬達(dá)的運行階段改進(jìn)該電動馬達(dá)聲音性能，特別是降低聲音排放水平。
[0008]為此，本發(fā)明提出了一種用于電動馬達(dá)的電源供應(yīng)系統(tǒng)，其包括:
[0009]-電源電路，其輸入端子連接至DC電壓源；
[0010]-電子電路，其根據(jù)表示馬達(dá)的設(shè)定速度的控制信號控制所述電動馬達(dá)，
[0011]所述系統(tǒng)的特征在于，在所述電動馬達(dá)的起動期間和/或在電動馬達(dá)的設(shè)定速度低于閾值的運行階段期間，它能夠減小由電源電路接收到的DC電壓值。
[0012]由于本發(fā)明，在馬達(dá)的設(shè)定速度低的明確限定的運行階段期間降低電源供應(yīng)電壓的事實，能夠確保顯著減少由定子繞組引起的聲音排放。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可還具有以下被單獨或以所有技術(shù)上可行的組合被考慮的一個或多個特征:
[0014]-在電動馬達(dá)的起動期間和/或在所述電動馬達(dá)的設(shè)定速度低于閾值速度的運行階段期間，由電源電路接收到的DC電壓值對應(yīng)于由源供應(yīng)的DC電壓減去根據(jù)設(shè)定速度線性增加的值；
[0015]-電源供應(yīng)系統(tǒng)此外還包括形成安全開關(guān)的MOSFET晶體管，該安全開關(guān)在閉合位置中允許將電源電路連接至所述DC電壓源，且該電源供應(yīng)系統(tǒng)還包括用于控制MOSFET晶體管的柵極的裝置，對于比所述閾值速度高的設(shè)定速度，該裝置能夠?qū)⑺鼍w管設(shè)置在飽和運行模式中的閉合位置中，或?qū)τ诘陀谒鲩撝邓俣鹊脑O(shè)定速度，該裝置能夠?qū)⑺鼍w管設(shè)置在線性運行模式中的閉合位置中；
[0016]在所述線性運行模式中，MOSFET晶體管被控制以在漏極與源極之間產(chǎn)生根據(jù)設(shè)定速度而線性增加的電壓；
[0017]-閾值速度包括在電動馬達(dá)的最大可行速度的1%至30 %之間；
[0018]-閾值速度優(yōu)選地等于電動馬達(dá)的最大可行速度的20%;
[0019]-電動馬達(dá)屬于無刷類型或有刷類型；
[0020]-電動馬達(dá)優(yōu)選地屬于無刷類型。
【附圖說明】
[0021]參照附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將從以下通過非限制性示例提供的本發(fā)明的說明而清晰地顯現(xiàn)，在附圖中:
[0022]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電動馬達(dá)電源供應(yīng)系統(tǒng)的簡化示意圖；
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明可行實施例的電動馬達(dá)電源供應(yīng)系統(tǒng)的簡化示意圖；
[0024]圖3以示意性的形式示出了一個優(yōu)選的實施例，其允許由圖1中的電源電路接收到的DC電壓值的數(shù)值降低；
[0025]圖4示例性地示出了根據(jù)電動馬達(dá)的運行階段而供應(yīng)的電源供應(yīng)電壓。
【具體實施方式】
[0026]在上文中參照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)一步描述了圖1。圖2是根據(jù)本發(fā)明的電動馬達(dá)電源供應(yīng)系統(tǒng)的簡化示意圖。
[0027]如上文在現(xiàn)有技術(shù)背景內(nèi)所解釋的，這包括:
[0028]-電源電路3，其輸入端子連接至由車輛電池形成的電壓源(未示出)，及
[0029]-電子控制電路4，其意圖根據(jù)表示馬達(dá)I的設(shè)定速度的控制信號而對馬達(dá)I供電，及
[0030]-優(yōu)選地，安全開關(guān)5，其允許將電池選擇性地連接至電源電路3和至電子控制電路4。[0031 ]如上文進(jìn)一步提到的，在傳統(tǒng)的操作中，即當(dāng)安全開關(guān)5被閉合時，電源電路3及因此的電子控制電路4由通過車輛電池供應(yīng)的電壓值供電，通常大約為13伏。
[0032]由
【申請人】進(jìn)行的試驗已能示出聲音排放、特別是與無刷馬達(dá)的情況中的定子繞組相關(guān)聯(lián)的聲音排放與DC電源供應(yīng)電壓的值成比例。
[0033]基于該發(fā)現(xiàn)，提出提供具有控制模塊6的電源供應(yīng)系統(tǒng)，使得系統(tǒng)能夠在聲音排放最高的運行階段期間降低由電源電路接收到的DC電壓值，所述聲音排放最高的運行階段期間通常是電動馬達(dá)的起動期間和/或其中電動馬達(dá)的設(shè)定速度低于閾值速度的運行階段期間。
[0034]控制模塊6在此處以設(shè)置在安全開關(guān)5與電源電路3的輸入端之間的電子電路的形式被示意性地表示，控制模塊6的作用因此是:
[0035]-當(dāng)馬達(dá)的設(shè)定速度高于閾值速度時，允許電源電路3由被電池輸出的DC電壓供電，以及
[0036]-否則，降低DC電壓值，所降低的值優(yōu)選地是根據(jù)設(shè)定速度線性增加的值。
[0037]大量的電子的或軟件性操作可被執(zhí)行，以確保對電源供應(yīng)電壓值的這種控制。
[0038]圖3示出了特別精巧的實施設(shè)置，其中，系統(tǒng)中已有的部件得以最好地利用，特別是用作安全開關(guān)的MOSFET晶體管，其用于在過熱的情況下中斷電源供應(yīng)，或用于將系統(tǒng)置于待機狀態(tài)。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的實施例，改變了控制晶體管柵極的方式，使得晶體管不被用作簡單的開關(guān)。更具體地，不論設(shè)定速度，迄今只被用于飽和模式的晶體管現(xiàn)在將根據(jù)設(shè)定速度而被驅(qū)動，從而:
[0040]-當(dāng)設(shè)定速度高于閾值時，在傳統(tǒng)的飽和狀態(tài)中運行；
[0041]-否則，以線性方式運行，從而將實際供應(yīng)至電路3的電壓值減去根據(jù)設(shè)定速度線性增加的值。
[0042]該原理在圖3和4中被描述。當(dāng)晶體管5在飽和運行區(qū)域中時，晶體管的下游電路以傳統(tǒng)的方式接收由電池輸出的電源供應(yīng)+BAT。該區(qū)域在圖4中對應(yīng)于部分2。
[0043]另一方面，當(dāng)晶體管5在其線性運行區(qū)域中時，它在其漏極與源極之間生成非零電SV_SW，以使得下游電路接收電壓:
[0044]+BAT-V_Sff
[0045]圖4中的部分I示出由電路3接收到的電壓中根據(jù)馬達(dá)設(shè)定速度的變化。在所示示例中，閾值速度大約是電動馬達(dá)的最大可行速度的20 %。
[0046]控制信號SW_CMD由模塊6根據(jù)設(shè)定速度SeciNS生成。
[0047]控制模塊6可以是完全基于軟件的，其例如被微控制器管控，對于線性運行，該微控制器能夠生成與設(shè)定速度成比例的脈寬調(diào)制(PWM)信號。
[0048]通過變體，還可以使用能夠生成與設(shè)定速度成比例的指令的特定電子電路。
[0049]在這兩種情況下，均可出于管控目的而添加反饋回路。
【主權(quán)項】
1.一種用于電動馬達(dá)(I)的電源供應(yīng)系統(tǒng)，包括: -電源電路(3)，其輸入端子連接至DC電壓源， -電子電路(4)，用于根據(jù)表示馬達(dá)的設(shè)定速度的控制信號控制所述電動馬達(dá)(I)， 所述系統(tǒng)的特征在于，在所述電動馬達(dá)(I)的起動期間和/或在電動馬達(dá)(I)的設(shè)定速度低于閾值速度的運行階段期間，它能夠減小由所述電源電路(3)接收到的DC電壓值。2.如權(quán)利要求1所述的電源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，在所述電動馬達(dá)(I)的起動期間和/或在所述電動馬達(dá)(I)的設(shè)定速度低于閾值速度的運行階段期間，由所述電源電路(3)接收到的所述DC電壓值對應(yīng)于由源供應(yīng)的DC電壓減去根據(jù)設(shè)定速度線性增加的值。3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的電源供應(yīng)系統(tǒng)，還包括形成安全開關(guān)的MOSFET晶體管(5)，所述安全開關(guān)在閉合位置中允許將所述電源電路(3)連接至所述DC電壓源，其特征在于，所述電源供應(yīng)系統(tǒng)包括用于控制MOSFET晶體管(5)的柵極的裝置(6)，對于比所述閾值速度高的設(shè)定速度，所述裝置(6)能夠?qū)⑺鼍w管設(shè)置在飽和運行模式中的閉合位置中，或?qū)τ诘陀谒鲩撝邓俣鹊脑O(shè)定速度，所述裝置(6)能夠?qū)⑺鼍w管設(shè)置在線性運行模式中的閉合位置中。4.如權(quán)利要求3所述的電源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，在所述線性運行模式中，所述MOSFET晶體管被控制以在漏極與源極之間產(chǎn)生根據(jù)設(shè)定速度而線性增加的電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4中的任一項所述的電源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置(6)包括微控制器，該微控制器被設(shè)計為生成與設(shè)定速度成比例的脈寬調(diào)制(PWM)類型的信號。6.根據(jù)權(quán)利要求3或4中的任一項所述的電源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置(6)包括電子電路。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的電源供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電子控制電路(4)由斬波電源供應(yīng)電路形成。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的電源供應(yīng)系統(tǒng)，被設(shè)計為對無刷類型的電動馬達(dá)供電，其特征在于，所述閾值速度等于電動馬達(dá)的最大可行速度的20%。
【文檔編號】H02P6/20GK105850028SQ201480071059
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年11月18日
【發(fā)明人】X.古爾梅因, X.魯塞爾
【申請人】法雷奧熱系統(tǒng)公司