CN102812630B - 用于激励电动机的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于激励电动机的方法和一种用于激励电动机的电路装置（100）。在此，在信号分析模块（110）中保存有多个输出模式（130），其中预先给定输入模式（125）并且根据输入模式（125）将所述输出模式（130）中的用来激励电动机的一个输出模式输出。

Description

用于激励电动机的方法
技术领域
本发明涉及一种用于激励（Ansteuern）电动机的方法和一种用于执行该方法的电路装置。
背景技术
在车辆技术中，越来越频繁地将电动机用于各种机组、譬如燃油泵或者油泵。针对驱动装置，通常采用所谓的BLDC电机（无刷直流电机：BrushlessDC）。这些电机是稳健的，并且近似无磨损地工作。
在BLDC电机方面存在不同的变型方案，这样已知了例如带有所谓的块换向激励装置的电机。为了激励电机在此需要三相交流电压。要注意的是，在目前的系统中需要附加的激励构件，或者在微控制器中设置有特定的定时器（Timer）单元。
发明内容
本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于激励电动机的方法和一种具有权利要求9的特征的用于执行所述方法的电路装置。其他扩展方案从说明书和附图中得到。
用于电动机的激励装置使用定时器模块的现有的输入和输出模块和/或输出端模块（Ausgangsmodule）。这样，使用了通常负责检测和过滤输入信号的定时器输入模块、被设置用于通过多个输出通道来输出PWM信号的定时器输出模块和被设置用于分析传感器输入（例如霍尔传感器的传感器输入）的信号分析模块。信号分析模块与定时器输出模块一起辅助对电动机（例如BLDC电机）的激励。
此外还要注意的是，所需的硬件的大部分不仅可用于BLDC运行，而且当不进行BLDC运行、譬如PWM输出或测量输入信号时也可以被用于其他功能。
所介绍的电路装置因此可灵活地配置。在输入端可以有霍尔传感器的模式。输出端又可以为了激励输出级而被采用。此外，整个配置可以在运行时间期间被改变，以便例如在两个电机运行方式之间转换。
所描述的电路装置能够实现BLDC电机的运行，而不需要软件干涉。存在从检测传感器数据直至产生输出端信号（即从输入端直至输出端）的闭合回路。
新的激励模式被施加到输出端上的时刻可以自由地被配置。与输入端信号（传感器信号）的改变同步地或者与输入端信号异步但与输出端信号上的事件（譬如在输出端上的上升沿或下降沿处）同步地可以进行更新（Update）。接下来的输出的换向（即转接）可以与输入端信号同步地进行。
在所介绍的例如用于激励BLDC电机的电路装置中，输出模式和/或多个输出参数被保存在信号分析模块中的表格中，并且可以灵活地在任何时候由中央计算单元（CPU）来配置。尤其是，电路装置（至少在所述实施方案的数个实施方案中）被配备有PWM发生器，尤其是当BLDC功能未被激活时，所述PWM发生器也可用于其他PWM功能。
本发明的其他优点和扩展方案从说明书和所附的附图中得到。
应理解的是，前面所提及的和下面还要阐述的特征不仅可以以分别说明的组合而且可以以其他组合或者可以单独地被应用，而不离开本发明的范围。
附图说明
图1以框图示出了电动机的激励装置。
图2示出了在激励电动机时的信号变化过程。
图3以框图示出了所描述的电路装置的实施形式。
具体实施方式
依据附图中的实施形式示意性地示出了本发明，并且以下参照附图详细地描述了本发明。
在图1中以框图说明了电动机的激励装置，该电动机总体上用参考数字10来标明。该电动机包括三个相，即相U12、相V14和相W16。为了进行激励，设置有晶体管HU（高侧（high）相U）20、晶体管LU（低侧（low）相U）22、晶体管HV24、晶体管LV26、晶体管HW28和晶体管LW30。
在图2中示出了信号变化过程。第一变化过程50示出了定时器输入模块上的第一输入信号和/或输入端信号、例如霍尔传感器的第一输入信号和/或输入端信号，第二变化过程52示出了定时器输入模块上的第二输入端信号，而第三变化过程54示出了定时器输入模块上的第三输入端信号。所述输入信号50、52和54为输入模式56。
此外，还示出了定时器输出模块上的输出模式60，即第一输出信号62、第二输出信号64、第三输出信号66、第四输出信号68、第五输出信号70和第六输出信号72。
在图3中以框图反映了所描述的电路装置的实施形式，该电路装置总体上用参考数字100来标明。该电路装置包括定时器输入模块102、带有两个PWM发生器106和108的定时器输出模块104以及信号分析模块110。
三个输入信号120、122和124被输入到定时器输入模块102中。这三个输入信号120、122和124形成输入模式125。这三个输入信号120、122和124与有效位一起被给予到信号分析模块110中。八个输出模式130可以根据输入模式125由信号分析模块110来输出。
定时器输出模块104根据所选择的输出模式130输出八个输出信号，其中在该图示中示出了第一输出信号132（通道0）和第八输出信号134（通道7）。
在定时器输入模式102上的输入信号120、122和124从BLDC电机而来并且表明当前的电机位置。通常涉及三个传感器信号。在输入端上所期望的输入模式和/或信号模式125事先曾由软件被存储在信号分析模块110中。可自由配置的输出模式130被链接到每个输入模式125。输出模式130被保存在信号分析模块110中并且在任何时候都可以被该软件改变。因此可能的是，在运行时间期间转换电机运行。
根据输入模式125，紧接在新模式被识别之后，相对应的输出模式被切换到定时器输出模块104的输出端上，或者例如与输出端信号的边沿同步地被延迟。可以配置直至八个输入和输出模式。用于一相的PWM总是在相同的PWM发生器上被产生（定时器输出模块104的通道0），并且接着根据经编程的输出模式130被切换到相对应的输出端上。
为了避免在转换时刻形成短的切换脉冲，可以与PWM同步地进行转换，或者通过另一PWM通道（定时器输出模块104的通道2）来触发转换。使用哪个触发器可以自由选择，因为这与电机参数、譬如转速或者电机类型有关。
如果新的输入模式125被识别出，则信号分析模块110报告电机的相对应的转动方向。如果未被编程的输入模式125被识别出，或输入模式125被跳过，则信号分析模块110利用中断将这用信号通知给CPU。
如果在没有传感器（反电动势（Back-EMF））的情况下进行位置检测，则需要分析构件。但是这些分析构件并不用信号通知换向变换（譬如霍尔传感器），而是用信号通知反电动势电压的过零。该过零比接下来的换向早30°（电角度）。因此，在该方法中需要将换向延迟30°。
如果信号分析模块110识别出新的输入模式125，则利用所谓的NIPD信号来触发定时器输出模块104的通道2。
定时器输出模块104的通道2输出脉冲（单触发（OneShot））并且因此触发接下来的换向。
CPU必须计算30°延迟并且将30°延迟写入定时器输出模块104的通道2中。
总是在输出端之一上的PWM在定时器输出模块104的通道0中被产生。在定时器输出模块104的通道1上可以附加地产生经逆转的PWM信号，以便同时激励例如高侧开关和低侧开关（例如HU+LU）。该功能在一些电机运行方式中是必要的。在这种情况下，HU+LU绝不允许同时被接通。为了获得可靠的延迟时间，现有触发机制可以被用在定时器输出模块104的通道中。
信号分析模块110、定时器输入模块102和定时器输出模块106产生用于BLDC激励的3相交流电压。根据输出级驱动器，输出信号必须在三个或六个定时器输出端上被输出。信号的输出与由电机回复的输入端模式有关。用于激励的这三相中的两相通常静态地被切换，第三相输出PWM信号并且由此确定转矩。

Claims (10)

1.一种用于激励电动机（10）的方法，其中，在可配置的信号分析模块（110）中保存有多个输入模式（125），其中被保存在信号分析模块（110）中的表格中的可自由配置的输出模式（130）被链接到每个输入模式（125），其中预先给定输入模式（56，125），并且根据输入模式（56，125）将输出模式（60，130）中的用来激励电动机（10）的一个输出模式输出，其中能够自由配置输入模式（56，125）与输出模式（60，130）的关联，并且根据输入模式，紧接在新模式被识别之后或者延迟地，相对应的输出模式被切换到定时器输出模块的输出端上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，激励BLDC电机。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，输出模式（60，130）包括至少一个PWM信号。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，输入模式（56，125）由电动机输出。
5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，使用PWM发生器，其中所述PWM发生器针对八个通道（132，134）输出PWM信号。
6.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，输出模式（60，130）未延迟地被输出。
7.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，输出模式（60，130）延迟地被输出。
8.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中，在输出模式（60，130）之间的转换通过信号分析模块（110）被触发地进行。
9.一种用于激励电动机（10）的用于执行根据权利要求1至8之一所述的方法的电路装置，其具有定时器输入模块（102）、定时器输出模块（104）和可配置的信号分析模块（110），在所述信号分析模块（110）中保存有多个输入模式（125），其中可自由配置的输出模式被链接到每个输入模式（125），所述可自由配置的输出模式被保存在信号分析模块（110）中的表格中并且用于激励电动机（10），其中该电路装置能够灵活地被配置。
10.根据权利要求9所述的电路装置，该电路装置被构造来使得在输出模式（60，130）中包括至少一个PWM信号。
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