CN111602332B - 驱控方法、驱控电路、制动系统和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种借助于驱控电路驱控多相电机的方法，其中，驱控电路包括多个晶体管，其中，为电机的每个相都设置第一路径和第二路径，其中，为不同的相的第一路径和第二路径配设至少一个晶体管，其中设置正常模式(N)、第一驱控模式(A1)和第三驱控模式(A3)，其中，对于第一驱控模式(A1)使第二路径的所有晶体管短路，对于第三驱控模式(A3)断开所有的晶体管，其中，设置第二驱控模式(A2)，在该第二驱控模式中运行在第一驱控模式(A1)和第三驱控模式(A3)之间交替进行，其中执行以下步骤：‑探测驱控电路中的欠压(U1、U2、U3)或过压(UES)，‑如果探测到第一欠压(U1)，则以第一驱控模式(A1)运行驱控电路，‑如果探测到第二欠压(U2)，则以第二驱控模式(A2)运行驱控电路。本发明还涉及一种用于驱控电机的驱控电路、一种具有这种驱控电路的制动系统以及一种驱控电路在制动系统中的应用。

Description

驱控方法、驱控电路、制动系统和应用
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的驱控方法、一种根据权利要求8所述的驱控电路、一种根据权利要求9所述的制动系统以及根据权利要求10所述的应用。
背景技术
可以以线控方式运行的制动系统在现有技术中是已知的。在这些情况下，压力是使用线性致动器(电机/马达)建立的。
在高侧路径和低侧路径中使用场效应晶体管(FET)来驱动/驱控电机。已知三种不同的模式：
1)断开所有FET，
2)使所有低侧FET的短路
3)在断开所有FET和使所有FET短路之间交替。
如果在增压过程中起动了内燃机，则可能会发生极低的欠压，低于6.2V的欠压会导致立即切断BLDC电机驱控。为了避免输出级的损坏和栅极驱控器单元的故障识别(在电机功率输出级之前的硬件模块，可以避免并监视基本的电气故障)，则必须立即关闭电机，否则会导致系统永久关闭。由于机械原因，这是所希望的，因为被施加压力的线性致动器被存在的液压压力向后压到机械的端部止挡部中，从而在那里可能导致机械的摩擦联轴器/摩擦离合器/滑动离合器损坏。
关于电机驱控电路，这意味着，当电机以正常运行模式被驱控并且在系统中存在液压时，则电流消耗使得在驱控电路中的中间电路电容(DC-link电容)快速放电。
综上所述，现有技术的缺点是：
-液压会导致线性致动器被回压/后压，从而导致较大的压力损失，
-在到达端部止挡部时，由于电机转速过高，会导致摩擦联轴器损坏，
-回出现过低的中间电路电压，这导致无法控制GDU和电机。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种改进的驱控方法和一种相关的改进的驱控电路。
该目的由独立权利要求实现。
本发明涉及一种用于通过驱控电路驱控多相电机的方法。驱控电路具有多个晶体管，并且为电机的每个相提供了第一路径和第二路径，其中，分别将至少一个晶体管分配给各个相的第一路径和第二路径。提供正常模式、第一驱控模式和第三驱控模式来驱控电机，其中，对于第一驱控模式，各第二路径的所有晶体管均短路，而对于第三驱控模式，所有晶体管均断开。另外，根据本发明，提供了第二驱控模式，在该第二驱控模式下，操作在第一驱控模式和第三驱控模式之间进行交替执行。执行以下步骤：
-确定驱控电路中的欠压或过压，
-当探测到第一欠压时，使驱控电路在第一驱控模式下运行，
-当探测到第二欠压时，使驱控电路在第二驱控模式下运行。
根据本发明，当达到不同的欠压值时，使用不同的模式(第一驱控模式和第二驱控模式)。这使得可以防止线性致动器不期望地被回压，同时可以保护电机的电气组件不受损坏。中间电路电压/极间耦合电压也会增加，以便可以通过栅极驱控器单元正确控地制FET。因此可以防止损坏摩擦联轴器和电机的电气组件。晶体管优选地被设计为场效应晶体管(FET)。
在本发明的一个优选改进方案中，当探测到第三欠压时，驱控电路以第三驱控模式运行。该第三欠压优选涉及内部电气故障，在该内部电气故障中仅发生内部欠压而不发生外部欠压。在这种故障情况下，将关闭所有制动功能，并使用液压备用/后备系统(Rückfallebene)。
在本发明的一个优选的改进方案中，当探测到过压时，驱控电路以第一驱控模式运行。在这种情况下，多余的能量优选地被电机的线圈的欧姆电阻消除。有利地，可以耗散这种能量而无需齐纳二极管。在第一驱控模式中，系统中的压力被基本维持。
在本发明的一个优选的改进方案中，设置至少一个第一阈值和/或第二阈值用于探测第一欠压或第二欠压。当探测到在第一阈值和第二阈值之间的中间电路电压(DC-link电压)时，确定第一欠压。
在本发明的一个优选的改进方案中，当探测到低于第二阈值的中间电路电压时，确定第二欠压。特别优选地将第二阈值规定为低于第一阈值。
例如，第一阈值被设置为6.2V的电压，第二阈值被设置为5.8V的电压。但是，这些只是示例值；阈值也可以以任何其他方式规定。如果在驱控电路的某个电容处(在所谓的端子KL30_M处)的中间电路电压下降到第一阈值以下，则探测到第一欠压并激活第一驱控模式。对于该模式，各第二路径中的所有晶体管都被短路。由此，中间电路电压继续下降，但下降速度非常缓慢。如果中间电路电压达到第二阈值以下的范围，则探测到第二欠压，并且切换到第二模式。此模式包括在所有FET都断开和第二条路径中的所有FET都短路之间切换(切换模式)。这造成能量回收/回馈，从而导致了电容中的中间电路电压上升。
在一个优选的改进方案中，一旦探测到电容中的中间电路电压高于第一阈值且低于第三阈值，则驱控电路以正常模式运行。正常模式优选是其中没有进行特殊设置的模式以及系统无故障运行的模式。第三阈值优选地限定了过压的边界。
在切换模式或第二驱控模式下的运行会导致在能量回收时中间电路电压升高太多，以至于高于第一阈值。在这种情况下，可以在正常模式(正常运行模式)下继续运行。
在上述所有驱控模式下(正常运行除外)，EES(电源)还需要承担电机的控制。
本发明还涉及一种用于驱控多相电机的驱控电路，该驱控电路适合于执行所描述的方法。此外，本发明涉及一种具有该驱控电路的制动系统以及该驱控电路在制动系统中的应用。制动系统特别优选布置在机动车中。
附图说明
其他的优选实施方式由从属权利要求和以下参考附图对实施例的描述得出。
在示意图中示例性示出：
图1示出了将欠压和过压与各个驱控模式关联的概况，
图2示出了与存在第一欠压或第二欠压的情况相关的流程图。
具体实施方式
图1示出了欠压和过压与各个驱控模式的关联。第一欠压标记为Ul，第二欠压标记为U2，第三欠压标记为U3。过压带有附图标记UES。如果探测到第一欠压U1或过压UES，则激活第一驱控模式A1。如果探测到第二欠压U2，则激活第二驱控模式A2。当探测到第三欠压U3时，则激活第三驱控模式A3。当中间电路电压下降到低于第二阈值的值时，识别到第二欠压U2。当中间电路电压S落入第一阈值和第二阈值之间的范围内时，则识别到第一欠压U1。当中间电路电压达到高于第三阈值的值时，则识别到过压UES。第三欠压U3是特殊情况，其中存在由于内部欠压而导致的故障。
在对应的驱控电路中为多相电机提供了多个晶体管，其中，为电机的每个相提供了第一路径和第二路径。为不同相的第一路径和第二路径各自配设至少一个晶体管。电机优选地被设计为三相电机。驱控电路的第一路径被设计为高侧路径，第二路径被设计为低侧路径，高侧路径和低侧路径针对电机的每个相均具有一个晶体管。因此，优选地，高侧路径和低侧路径均具有三个晶体管。晶体管优选形成为场效应晶体管(FET)。
在第一驱控模式A1中，低侧路径中的全部三个晶体管都被短路(短路模式)。由此可以维持系统中的压力，并且中间电路电压进一步缓慢下降。
在第三驱控模式A3中，(高侧路径和低侧路径中的)所有晶体管均断开(断开模式)。
在第二驱控模式A2中，进行在第一驱控模式A1和第三驱控模式A3之间的交替运行(切换模式)。
图2示出了存在第一欠压U1或第二欠压U2的情况的流程图。
在正常模式N下，驱控电路电容的中间电路电压S位于第一阈值S1和第三阈值S3之间。如果现在系统中出现高压(附图标记1)，则会导致高电流消耗，从而导致驱控电路中的电容会相对较快地放电(附图标记2)。由此，中间电路电压S下降。
作为后续步骤区分以下两种情况，即，中间电路电压S下降至第一阈值S1以下或中间电路电压S下降至第二阈值S2以下。第二阈值S2被规定为低于第一阈值S1。例如，第一阈值为6.2V，第二阈值为5.8V。例如，第三阈值可以定义为38V。
在第一种情况下，中间电路电压介于第一阈值S1和第二阈值S2之间，也就是说优选介于5.8V和6.2V之间。因此在此出现了欠压U1。优选地，在已经探测到欠压U1之后产生相应的故障消息。然而，无论如何第一驱控模式A1(短路模式)都被激活，其中低侧路径的晶体管被短路。这导致了，栅极驱控器单元的自身电流消耗现在是驱控电路电容上的唯一负载。由此，中间电路电压S下降得非常慢(附图标记3)。
如果中间电路电压S已经下降到远低于第二阈值S2，则确定第二欠压U2并且优选地产生相应的故障信息。然后无论如何都将其切换到第三驱控模式A3(切换模式)。为此，在第一驱控模式A1和第二驱控模式A2之间来回切换。这导致，能量被回收到电容中，中间电路电压S升高(附图标记4)。维持第三驱控模式A3，直到中间电路电压S高于第二阈值S2或甚至高于第一阈值S1为止。
在中间电路电压S高于第二阈值S2且低于第一阈值S1的情况下，重新探测到欠压U1并且执行相应的方法步骤。在中间电路电压S高于第一阈值S1并且低于第三阈值的情况下，激活正常模式N。
从正常模式N开始，中间电路电压S也可能直接下降到低于阈值S2的值。然后直接确定欠压U2并根据已描述的方法步骤运行。
实际上，先测量中间电路电压S，然后将其与阈值S1、S2、S3进行比较，以便能够识别出欠压Ul、U2、U3或过压UES。
下面说明有关本发明的更多信息：
与现有的方法不同，当欠压关闭时，电机不会简单地切换为高阻抗状态或短路，而是切换到发电机模式，因此由于现有的液压压力，通过线性致动器的回压可以在电机上产生足够的发电机电压。这样可以确保为GDU足够地供电，从而不会损坏由晶体管形成的电桥(B6电桥)。这通过电桥在所有极使电机短路来实现的，从而可以通过电机的旋转使电流流入绕组中。该电流使电机制动。在下一步中，将关闭电桥。这会导致较高的中间电路电压，该较高的中间电路电压通过FET的本征二极管反馈到中间电路电容器，并由其为GDU供电。重复步骤“短路”和“断开”，直到中间电路电压再次上升到6.2V以上。
一旦中间电路电压超过现有的欠压阈值，控制就会返回到现场控制器(Feldregelung)，以便尽快进行有效的电机驱控和压力调节。如果现场控制器消耗过多电流，则中间电路电压可能会再次下降到欠压阈值以下，此过程会重复进行。
因此，电机单元会间歇性地快速关闭和在此打开，但是其行为会导致可靠的制动操作，从而使电机不再以高速移动到端部止挡部。因此避免了摩擦联轴器和电机的电气部件的损坏。

Claims (8)

1.一种借助于驱控电路驱控作为制动系统的线性致动器的一部分的多相电机的方法，其中，所述驱控电路包括多个晶体管，其中，为电机的每个相都设置第一路径和第二路径，其中，为不同相的第一路径和第二路径各自配设至少一个晶体管，其中，设置正常模式(N)、第一驱控模式(A1)和第三驱控模式(A3)，其中，对于第一驱控模式(A1)使各个第二路径的所有晶体管短路，对于第三驱控模式(A3)断开所有的晶体管，
其特征在于，
设置第二驱控模式(A2)，在该第二驱控模式下，进行在第一驱控模式(A1)和第三驱控模式(A3)之间的交替运行，其中执行以下步骤：
-探测驱控电路中的欠压(U1、U2、U3)或过压(UES)，
-如果探测到第一欠压(U1)，则以第一驱控模式(A1)运行驱控电路，
-如果探测到第二欠压(U2)，则以第二驱控模式(A2)运行驱控电路，
其中，为了探测第一欠压(U1)或第二欠压(U2)，设置至少一个第一阈值(S1)和/或第二阈值(S2)并执行以下步骤：
-如果探测到中间电路电压(S)处于第一阈值(S1)和第二阈值(S2)之间，则确定第一欠压(U1)，以及
-如果探测到中间电路电压(S)低于第二阈值(S2)，则确定第二欠压(U2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，执行以下步骤：
-如果探测到第三欠压(U3)，则以第三驱控模式(A3)运行驱控电路，所述第三欠压(U3)指示由于内部欠压而导致的故障的特殊情况。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，执行以下步骤：
-如果探测到过压(UES)，则以第一驱控模式(A1)运行驱控电路。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，执行以下步骤：
-如果探测到中间电路电压(S)高于第一阈值(S1)并低于第三阈值(S3)，则以正常模式(N)运行驱控电路。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第二阈值(S2)被规定为低于第一阈值(S1)。
6.一种用于驱控作为制动系统的线性致动器的一部分的多相电机的驱控电路，其中，所述驱控电路适用于，执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
7.一种具有根据权利要求6所述的驱控电路的制动系统。
8.一种根据权利要求6所述的驱控电路在制动系统中的应用。
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