CN110679099B

CN110679099B - 发射保护装置和用于运行负载的方法

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Publication number: CN110679099B
Application number: CN201880034242.9A
Authority: CN
Inventors: J.胡贝; M.库巴克; P.克拉利切克
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2038-03-22
Also published as: JP6973979B2; US20200168382A1; CN110679099A; JP2020520191A; DE102017208682A1; US11430590B2; WO2018215119A1

Abstract

本发明涉及一种发射保护装置（20a、20b），该发射保护装置具有：信号产生机构（20a），所述信号产生机构被设计用于为至少一个通过至少一根导体（30）传递给负载（22）的电信号‑借助于所述电信号能够接通所述负载（22）并且/或者能够给其通电‑产生至少一个电输出信号，所述至少一个电输出信号与所述至少一个电信号相比相移了180°；以及发送结构（20b），所述发送结构如此与所述信号产生机构（20a）相连接，使得所述发送结构（20b）能够借助于所述至少一个电输出信号来激励，以用于发出电磁场。同样，本发明涉及一种用于负载的桥式驱动器、一种用于负载的控制机构以及一种负载。此外，本发明涉及一种用于通过以下步骤来运行负载的方法，所述步骤是：借助于至少一个电信号来接通负载（22）并且/或者给其通电；产生至少一个电输出信号；并且用所述至少一个电输出信号来激励所述发送结构（20b），以用于发出电磁场。

Description

发射保护装置和用于运行负载的方法

技术领域

本发明涉及一种发射保护装置。同样，本发明涉及一种用于负载的桥式驱动器、一种用于负载的控制机构和一种负载。此外，本发明涉及一种用于运行负载的方法。

背景技术

图1a至1c示出了传统的负载和坐标系的示意图，以用于解释按照标准的、用于运行按照现有技术的负载的处理方式。

在图1a中示意性示出的传统的负载10借助于布置在电路板12上的控制机构14来运行。为此，负载10通过三根相线U、V和W与控制机构14相连接。在图1b的坐标系中绘示出电信号S_u、S_v和S_w，电信号通过相线U、V和W来传递给负载10并且借助于电信号接通负载10并且/或者给其通电，其中横坐标是时间轴t并且纵坐标是电压U（以伏特计）。（例如电信号S_u、S_v和S_w的信号幅度能够是12伏。）

然而，用电信号S_u、S_v和S_w对负载10进行的操控、接通并且/或者通电会产生不受欢迎的电磁干扰场。例如，组件10至14和/或相线U、V和W的至少一个金属表面可能被激励，用于发出电磁干扰场。（这一事实作为内部现有技术为本申请人所知悉）。如在图1a中示意性地示出的一样，接收天线16可能由借助于负载10的运行以不受欢迎的方式触发的电磁干扰场来激励。在图1a中，相线U、V和W与接收天线16之间的“耦合电容” C_u、C_v和C_w示出了对于接收天线的激励。由接收天线16所接收的干扰信号S_mistake被绘入到图1C的坐标系中，其中该坐标系的横坐标示出了时间轴t并且其纵坐标示出了电压U（以伏特计）。

发明内容

本发明提供一种具有权利要求1的特征的发射保护装置、一种具有权利要求6的特征的用于负载的桥式驱动器、一种具有权利要求7的特征的用于负载的控制机构、一种具有权利要求8的特征的负载以及一种具有权利要求12的特征的用于运行负载的方法。

本发明提供用于产生电磁场的可行方案，所述电磁场作为在运行负载时以不受欢迎的方式产生的电磁干扰场的反向场能够至少部分地减弱/消除电磁干扰场。这也能够被描述为借助于按照本发明所引起的作为反向场的电磁场对以不受欢迎的方式发出的电磁干扰场进行的至少部分的补偿。因此，在利用本发明时，不必忍受由于负载的运行而产生的电磁干扰场的不受欢迎的后果、像比如通过接收天线对干扰信号的接收。因此，本发明有助于得到改进的保护/发射保护来免受电磁干扰场。

要明确地指出，本发明在没有金属屏蔽/保护屏蔽的情况下实现其有利的保护作用/发射保护作用。因此，在应用本发明时消除了使用金属的屏蔽/保护屏蔽的常规缺点。另外，即使借助于至少一个用于对负载进行操控、接通并且/或者通电的电信号来激励较大的/大面积的金属表面，用于发出电磁干扰场，本发明也能够实现有利的发射保护。因此取消了用于缩小至少一个发出干扰场的金属表面的必要性。由于在使用较多的电信号和/或至少一个具有较高的信号幅度的电信号来对负载进行操控、接通并且/或者通电时本发明也实现了其优点，所以在使用本发明时也不需要降低马达操控。

在发射保护装置的一种有利的实施方式中，由负载和/或与负载相连接的或者与负载相邻的电子组件的至少一个金属表面由于借助于至少一个电信号对所述至少一个金属表面进行的激励而发出的电磁干扰场能够借助于由发送结构发出的电磁场至少部分地减弱或者消除。“借助于电磁场（作为反向场）来至少部分地减弱以不受欢迎的方式发出的电磁干扰场”也能够是指电磁干扰场的至少部分的消除或者电磁干扰场的至少部分的“负干涉”。因此，不必忍受/几乎不必忍受以不受欢迎的方式发出的电磁干扰场的后果。

在发射保护装置的另一种有利的实施方式中，信号产生机构为至少一根导体而分别具有高侧MOSFET和低侧MOSFET，它们分别被如此连接在所分配的导体上，使得至少一个通过至少一根导体传递给负载的电信号产生至少一个相对于其相移了180°的电输出信号。因此，也能够将无源的信号产生用于引起至少一个输出信号。另外，相对便宜的组件能够用于无源的信号产生。信号产生机构的另外的构造可行方案是其仅仅带有或不带空转二极管的MOSFET（高侧MOSFET /低侧MOSFET）的构造以及带有有源或无源的空转机构（Freilauf）的构造。

例如，信号产生机构也能够具有B6桥，在该B6桥上作为至少一根导体分别如此连接了三根相线，使得至少一个通过三根相线传递给负载的电信号产生相对于其相移了180°的电输出信号。除了借助于至少一个成本低廉的组件来进行无源的信号产生的优点之外，在发射保护装置的这里描述的实施方式中信号产生机构也能够设有较小的结构空间需求。

作为替代方案，信号产生机构为至少一根导体而分别具有高侧MOSFET和二极管，它们分别如此被连接在所分配的导体上，使得至少一个通过至少一根导体传递给负载的电信号产生至少一个相对于其相移了180°的电输出信号。发射保护装置的这种作为替代方案的实施方式也适合进行无源的信号产生并且能够相对成本低廉地构成。

前面所描述的优点也在用于负载的桥式驱动器或者用于具有这样的发射保护装置的负载的控制机构中得到了实现。

同样，具有相应的发射保护装置的负载也实现了上面所解释的优点。负载比如能够是马达、阀、发光装置和/或电子设备。也有利的是，负载能够安装或者被安装在车辆上。例如，负载能够是电的制动力放大器马达、泵马达或制动系统阀。然而，要指出的是，这里所列出的用于负载的实施例仅仅应该示范性地来解释。

此外，相应的、用于运行负载的方法的执行也提供上面已经描述的优点。要明确地指出，所述方法能够按照所述发射保护装置、用于负载的桥式驱动器、用于负载的控制机构和/或负载的上面所描述的实施方式来改进。

附图说明

下面借助于附图对本发明的另外的特征和优点进行解释。其中:

图1a至1c示出了传统的负载和坐标系的示意图，以用于解释按照标准的用于运行按照现有技术的负载的处理方式；

图2示出了发射保护装置的第一种实施方式的示意图；

图3示出了发射保护装置的第二种实施方式的示意图；

图4a和4b示出了发射保护装置的第三种实施方式的示意性的局部图示；并且

图5示出了用于对用于运行负载的方法的一种实施方式进行解释的流程图。

具体实施方式

图2示出了发射保护装置的第一种实施方式的示意图。

在图2中示意性地示出的发射保护装置20a和20b构造用于与作为负载22的马达22共同起作用。马达22示范性地是无刷直流马达22（BLDC，Brushless Direct CurrentMotor）、特别是为定时的马达操控而设计的无刷三相马达22。但是，要指出的是，下面所解释的发射保护装置20a和20b的可用性不限于作为马达22的负载22的设计。例如，发射保护装置20a和20b也能够用于负载22，所述负载是阀、发光装置（例如具有至少一个发光二极管的装置）和/或电子设备、例如特别是家用器具、材料加工设备（例如电锯）和/或高功率设备。发射保护装置20a和20b因此能够用在许多方面。此外要指出，这里所列出的用于构造负载22的实例仅仅应该示范性地来解释。

尤其将发射保护装置20a和20b用于安装在车辆/机动车上的负载22是有利的。刚好在将负载22用在车辆/机动车的上面/里面时，经常有利的是，至少一个对电磁干扰场作出敏感反应的车辆组件24、像比如在图2中所示出的接收天线24由于用于至少部分地消除电磁干扰场的发射保护装置20a和20b的有利的使用而能够无缺点地用在相对靠近负载22的位置上。因此，有利的是，负载22例如是电制动力放大器马达、泵马达或制动系统阀。然而，要指出的是，发射保护装置20a和20b的可使用性不限于能够安装/被安装在车辆/机动车的里面/上面的负载22。

在图2的实施例中，负载22由布置在电路板26上的控制机构28来运行。例如，控制机构28能够是桥式驱动器28。为此，负载22通过至少一根导体30、像比如至少一根金属导体30与控制机构28相连接。图2的负载22仅仅示范性地通过作为至少一根导体30的三根相线U、V和W来连接在控制机构28上。至少一个电信号通过至少一根导体30被传递给负载22，借助所述电信号负载22能够接通/被接通并且/或者能够通电/被通电。

但是，电路板26的使用仅仅应该示范性地来解释。作为电路板26的替代方案，例如也能够使用冲裁网格或类似构件。同样，也能够放弃控制机构28在这样的构件上的布置。

发射保护装置20a和20b具有信号产生机构20a，该信号产生机构被设计用于：为至少一个通过至少一根导体30传递给负载22的电信号-借助于所述电信号所述负载22被接通并且/或者被通电-产生至少一个电输出信号，所述至少一个电输出信号与至少一个电信号相比相移了180°。至少一个输出信号也能够被描述为至少一个补偿信号，所述补偿信号用于至少一个通过至少一根导体30来传递给负载22的电信号。信号产生机构20a被设计用于如此产生至少一个输出信号/补偿信号，使得至少一个用于对负载22进行操控、接通并且/或者通电的电信号与至少一个（相对于前述电信号相移了180°的）的输出信号/补偿信号的“相加”会至少引起所述至少一个电信号的减弱/部分抑制。优选至少一个输出信号/补偿信号如此借助于信号产生机构20a能够产生/被产生，使得至少一个用于对负载22进行操控、接通并且/或者通电的电信号与至少一个（相对于前述电信号相移了180°的）输出信号/补偿信号的“相加”会引起“零信号”（具有几乎为零的最大信号幅度）。至少一个输出信号/补偿信号因此能够具有与所分配的至少一个电信号的信号幅度相等的输出信号幅度（相对于所述电信号所述输送信号/补偿信号相移了180°）。至少一个用于对负载22进行操控、接通并且/或者通电的电信号与至少一个（相对于前述电信号相移了180°的）输出信号/补偿信号的“相加”在这种情况下会引起对于至少一个电信号的“消除”或“完全补偿”。

此外，发射保护装置20a和20b具有发送结构20b，该发送结构如此与信号产生机构20a相连接，使得发送结构20b能够借助于至少一个电输出信号来激励，以用于发出电磁场。优选信号产生机构20a如此与发送结构20b相连接，使得至少一个相对于所述至少一个电信号相移了180°的电输出信号能够提供/能够输出给发送结构20b。

在图2中也借助于“耦合电容”Cu、Cv和Cw示意性地示出了由至少一个金属表面由于借助于至少一个电信号对所述至少一个表面进行的激励而发出的电磁干扰场。至少一个发出电磁干扰场的金属表面能够被连接在负载22和/或连接在与负载22相连接的或者与负载22相邻的电子组件26至30上（像比如电路板26、控制机构28和/或至少一根金属导体30）。同样，由发送结构20b发出的电磁场借助于“补偿-耦合电容”C_comp来示意性地示出。电磁干扰场能够借助于由发送结构20b发出的电磁场来至少部分地减弱。因此，借助于发射保护装置20a和20b，能够以成本低廉的方式并且可靠地减弱乱真发射（Störemission）。优选电磁干扰场能够借助于由发送结构20b发出的电磁场来（差不多）消除。由发送结构20b发出的电磁场通常相对于电磁干扰场相移了180°并且因此作为与电磁干扰场的反向场起作用。尤其由发送结构20b发出的电磁场的补偿强度能够（差不多）等于电磁干扰场的强度。这引起了可靠地防止电磁干扰场的常规的干扰效应。

在图2的实施例中，信号产生机构20a被集成到控制机构28中，而发射结构20b则示范性地直接构造在电路板26上，其中信号产生机构20a通过输出信号-导体32与发射结构20b相连接。然而，信号产生机构20a和发射结构20b的、在图2中示出的分开的构造仅仅应该示范性地来解释。

至少一个输出信号/补偿信号能够通过信号产生机构20a的至少一个无源的构件和/或信号产生机构20a的至少一个有源的构件以相较于至少一种电信号相移了180°的方式来产生。下面还要探讨用于构成信号产生机构20a的有利的可行方案。

作为发送结构20b，例如能够使用简单的金属表面。也能够将由至少一种导电材料的不一样地构成的结构用于发送结构20b。例如（已经存在的）冷却装置能够用作发送结构20b。因此，发送结构20b能够构造为发送天线，但并非必要。

图3示意性地示出了发射保护装置的第二种实施方式的示意性的部分图示。

在图3部分示意性地示出的发射保护装置20a和20b中，信号产生机构20a为至少一根导体30分别具有高侧MOSFET 34和低侧MOSFET 36。信号产生机构20a的MOSFET 34和36分别如此被连接到所分配的导体30上，使得至少一个通过所述至少一根导体30传递给（未示出的）负载22的电信号（自动地）（一同）产生至少一个相对于其相移了180°的电输出信号。通过导线38，将高侧操控信号输出给高侧MOSFET 34的栅极G。相应地，通过导线40将低侧操控信号输出给低侧MOSFET 36的栅极G。在高侧MOSFET 34的漏极D与相邻的低侧MOSFET 36的源极S之间，能够分接电信号。

图3的信号产生机构20a被设计用于“无源的信号产生”。为此而利用以下情况，即：相应的低侧MOSFET 36的低侧操控信号相对于相应的电信号自动地相移了180°。通过电阻R1至R3与另一个电阻R4之间的节点，将电输出信号“相加”成总输出信号、“进行缩放”并且传递给发送结构20b。

高侧MOSFET 34和低侧MOSFET 36比如能够构造为B6桥。在这种情况下，在B6桥处分别如此连接了三根相线U、V和W（作为至少一根导体30），使得至少一个通过三根相线U、V和W传递给负载22的电信号产生至少一个相对于其相移了180°的电输出信号。

图4a和4b示出了发射保护装置的第三种实施方式的示意性的部分图示。

在图4a中所示出的信号产生机构20a具有被集成到作为桥式驱动器28来构成的控制机构28中的电子单元42（附加于未示出的高侧驱动器和未草绘出来的低侧驱动器）。在图4b中所示出的方框图示出了所集成的电子单元42。低侧U相、低侧V相和低侧W相的逻辑信号被提供给用于进行延迟调节的组件44、用于进行上升/下降时间调节的组件46、加法器48和用于放大/衰减的信号强度转换器50（具有比如12V、24V或48V的供应电压），由此获得总输出信号。B6桥或所集成的电子单元42的参数能够通过通信总线来如此调节，使得其与当前的应用情况相匹配并且至少引起电磁干扰场的部分的减弱（可能电磁干扰场的完全消除/取消）。

在发射保护装置20a和20b的作为替代方案的实施方式中，信号产生机构20a为至少一根导体30分别具有高侧MOSFET 34和二极管，它们分别如此被连接在所分配的导体30上，使得至少一个通过至少一根导体30传递给负载22的电信号产生至少一个相对于其相移了180°的电输出信号。因此，也能够取代至少一个低侧MOSFET 36而使用至少一个二极管。信号产生机构的另外的构造可行方案是其仅仅带有或不带空转二极管的MOSFET（高侧MOSFET /低侧MOSFET）的构造以及带有有源或无源的空转机构（Freilauf）的构造。

“上面所描述的发射保护装置20a和20b”也能够分别是发射减弱装置。发射保护装置20a和20b的上面所描述的优点也在由此构造的控制机构28（例如桥式驱动器28）中和在由此装备的负载22中得到了保证。用于负载22的有利的实施例已经在上面列出。

图5示出了用于对用来运行负载的方法的一种实施方式进行解释的流程图。

在方法步骤S1中，借助于至少一个通过至少一根导体传递给负载的电信号来接通负载并且/或者给其通电。能够在运行负载的期间任意频繁地重复方法步骤S1。

也总是与方法步骤S1一起来执行方法步骤S2和S3。在方法步骤S2中产生至少一个电输出信号，其与至少一个电信号相比相移了180°。优选所产生的至少一个电输出信号具有与所分配的至少一个电信号的信号幅度相同的输出信号幅度（以及相应的“缩放”）。

在方法步骤S3中，用至少一个电输出信号来激励发送结构，以用于发出电磁场。只要在方法步骤S1中借助于至少一个电信号传递马达相位，那就相对于马达相位逆向地激励/操控传感器结构。

通过方法步骤S2和S3的执行而考虑到，通过方法步骤S1的执行通常由负载的至少一个金属表面和/或与负载相连接的或与负载相邻的电子组件（由于借助于至少一个电信号对至少一个金属表面进行的激励）而发出电磁干扰场。但是，通过方法步骤S2和S3的执行，借助于由发送结构所发出的电磁场来至少部分地减弱或者消除电磁干扰场。

前面所描述的方法能够很好地用于消除发射问题（尤其是在较低的频率范围内）。上面已经列出了用于适合于执行所述方法的负载的有利的实施例。

优选在方法步骤S3中激励发送结构，以用于发出具有与电磁干扰场的强度相同的补偿强度的电磁场。这引起了电磁干扰场的完全消除。

Claims

1.发射保护装置（20a、20b），具有：

信号产生机构（20a），所述信号产生机构被设计用于为至少一个通过至少一根导体（30）传递给负载（22）的电信号产生至少一个电输出信号，其中，借助于所述电信号能够接通所述负载（22）并且/或者能够给负载（22）通电，所述至少一个电输出信号与所述至少一个电信号相比相移了180°；以及

发送结构（20b），所述发送结构如此与所述信号产生机构（20a）相连接，使得所述发送结构（20b）能够借助于所述至少一个电输出信号来激励，以用于发出电磁场，

其中所述信号产生机构（20a）为至少一根导体（30）而分别具有高侧MOSFET（34）和低侧MOSFET（36），所述高侧MOSFET和低侧MOSFET分别如此布置在所分配的导体（30）上，使得至少一个通过所述至少一根导体（30）传递给所述负载（22）的电信号产生至少一个相对其相移了180°的电输出信号，其中相应的低侧MOSFET （36）的低侧操控信号相对于至少一个电信号自动地相移了180°，

其中，通过一个导线，将高侧操控信号输出给高侧MOSFET （34）的栅极（G），并且通过另外的导线将低侧操控信号输出给低侧MOSFET （36）的栅极（G），在高侧MOSFET （34）的漏极（D）与低侧MOSFET（36）的源极（S）之间，能够分接电信号，

其中，将电输出信号相加成总输出信号、进行缩放并且传递给发送结构（20b）。

2.根据权利要求1所述的发射保护装置（20a、20b），其中由所述负载（22）和/或与所述负载（22）相连接的或者与所述负载（22）相邻的电子组件（26、28、30）的至少一个金属表面由于借助于所述至少一个电信号对所述至少一个金属表面进行的激励而发出的电磁干扰场能够借助于由所述发送结构（20b）发出的电磁场来至少部分地减弱或消除。

3.根据权利要求1或2所述的发射保护装置（20a、20b），其中所述信号产生机构（20a）具有B6电桥，在所述B6电桥上作为所述至少一根导体（30）分别如此连接了三根相线（U、V、W），使得所述至少一个通过三根相线（U、V、W）传递给负载（22）的电信号产生至少一个相对于其相移了180°的电输出信号。

4.根据权利要求1或2所述的发射保护装置（20a、20b），其中所述信号产生机构（20a）为所述至少一根导体（30）而分别具有高侧MOSFET（34）和二极管，所述高侧MOSFET和二极管分别如此被连接在所分配的导体（30）上，使得所述至少一个通过至少一根导体（30）传递给负载（22）的电信号产生至少一个相对于其相移了180°的电输出信号。

5.用于负载（22）的桥式驱动器（28），具有根据前述权利要求中任一项所述的发射保护装置（20a、20b）。

6.用于负载（22）的控制机构，具有根据权利要求1至4中任一项所述的发射保护装置（20a、20b）的负载（22）。

7.负载（22），具有根据权利要求1至4中任一项所述的发射保护装置（20a、20b）。

8.根据权利要求7所述的负载（22），其中所述负载（22）是马达（22）、阀、发光机构和/或电子设备。

9.根据权利要求7所述的负载（22），其中所述负载（22）能够安装或者被安装在车辆上。

10.根据权利要求8所述的负载（22），其中所述负载（22）是电的制动力放大器马达、泵马达或制动系统阀。

11.用于运行负载（22）的方法，具有以下步骤：

借助于至少一个通过至少一根导体（30）传递给负载（22）的电信号来接通负载（22）并且/或者给其通电（S1）；

产生至少一个电输出信号，所述至少一个电输出信号与所述至少一个电信号相比相移了180°（S2）；并且

用所述至少一个电输出信号来激励发送结构（20b），以用于发出电磁场（S3），其中至少一个电输出信号的产生由信号产生机构进行，所述信号产生机构（20a）为至少一根导体（30）而分别具有高侧MOSFET（34）和低侧MOSFET（36），所述高侧MOSFET和低侧MOSFET分别如此布置在所分配的导体（30）上，使得至少一个通过所述至少一根导体（30）传递给所述负载（22）的电信号产生至少一个相对其相移了180°的电输出信号，其中相应的低侧MOSFET（36）的低侧操控信号相对于至少一个电信号自动地相移了180°，

12.根据权利要求11所述的方法，其中产生所述至少一个电输出信号，其具有与所分配的至少一个电信号的信号幅度相同的输出信号幅度。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中由所述负载（22）和/或与所述负载（22）相连接的或者与所述负载（22）相邻的电子组件（26、28、30）的至少一个金属表面由于借助于所述至少一个电信号对所述至少一个金属表面进行的激励而发出的电磁干扰场能够借助于由所述发送结构（20b）发出的电磁场来至少部分地减弱或消除。

14.根据权利要求13所述的方法，其中激励所述发送结构（20b），以用于发出具有与所述电磁干扰场的强度相同的补偿强度的电磁场。