CN112421999A

CN112421999A - 用于电机诊断的方法和系统

Info

Publication number: CN112421999A
Application number: CN202010773339.0A
Authority: CN
Inventors: D·勒曼
Original assignee: Melexis Bulgaria EOOD
Current assignee: Melexis Bulgaria EOOD
Priority date: 2019-08-05
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2040-08-04
Also published as: CN112421999B; EP3772815A1; US11368121B2; US20210044246A1

Abstract

本发明涉及用于电机诊断的方法和系统。BLDC电机控制器(100)包括第一端子(113)和第二端子(114)，该第一端子(113)用于施加第一电压并且该第二端子(114)用于施加第二电压以获得用于驱动BLDC电机(120)的驱动电流。BLDC电机控制器(100)包括远程控制单元(110)，该远程控制单元(110)适于监测指示通过至少第一端子(113)或第二端子(114)的电流的信号，BLDC电机控制器(100)适于通过施加附加电流来增加所监测的电流。如果电机正在旋转，则附加电流不同于零。BLDC电机控制器(100)适于基于所监测的信号来确定电机是否正在旋转。

Description

用于电机诊断的方法和系统

技术领域

本发明涉及无刷直流(BLDC)电机的领域。更具体地，它涉及用于控制BLDC电机的方法和系统。

背景技术

BLDC电机可以在范围广泛的应用中使用。取决于应用，BLDC电机的功率要求有所不同。例如，在汽车发光二极管(LED)前照灯中，已经使用第一代风扇开发传统的电子控制单元(ECU)以覆盖范围广泛的风扇功率。

在汽车应用中，BLDC电机的尺寸和重量优选地被最小化，以便降低车辆的整体重量。例如，在用于风扇的BLDC电机的情况下，通过使用2线风扇，系统复杂性、风扇尺寸(较大的连接器)、和整体汽车重量(线束中的导线数量、连接器尺寸)减小，其中风扇的状态在使用诊断阈值的情况下通过供电线中的分流器进行诊断。

在更新一代的LED前照灯中，LED变得更加高效，需要更少的冷却，并且风扇已变得更加高效。例如，本领域技术人员熟知套筒轴承比滚珠轴承具有更低的噪音和更高的效率。而滚珠轴承提供更长的使用寿命，特别是对于高温应用和暴露于大量灰尘的应用，并且因此滚珠轴承更常用于具有长寿命和高温度要求的应用。因此，新一代风扇无法符合传统ECU中的供电线中的分流器上的诊断阈值。

现有的解决方案使用更强大的和/或低效的电机(例如在风扇中)，这不符合改善的汽车效率的需求。3线或4线电机的应用允许使用数字RD和FG信号，然而这会增加整体汽车重量和电机尺寸，特别是电机尺寸优选地尽可能小。

因此，需要用于确定BLDC电机是否正在旋转的诊断系统和方法。优选地，尽可能地降低包括此类诊断系统的电机的尺寸和重量。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供用于确定BLDC电机是否正在旋转的良好的诊断系统和方法。

以上目的由根据本发明的方法和设备来实现。

在第一方面，本发明的实施例涉及用于控制BLDC电机的BLDC电机控制器。该BLDC电机控制器包括第一端子和第二端子，用于在第一端子上施加第一电压并且在第二端子上施加第二电压以获得用于驱动所述BLDC电机的驱动电流，其中第一电压高于第二电压。

BLDC电机控制器包括远程控制单元，该远程控制单元适于监测指示通过至少第一端子或第二端子的电流的信号。

此外，BLDC电机控制器适于通过施加附加电流来增加所监测的电流，其中如果电机正在旋转，则附加电流不同于零。

此外，BLDC电机控制器适于基于所监测的信号来确定电机是否正在旋转。

在本发明的实施例中，电机并非正在旋转时的附加电流小于电机正在旋转时的附加电流。在本发明的实施例中，如果电机并非正在旋转，则附加电流甚至可以为零。

BLDC电机的第二端子可以被连接到地。

本发明的实施例的优点在于，与不适于在旋转期间增加附加电流的BLDC电机控制器相比，电机正在旋转时的信号与电机并非正在旋转时的信号之间的差增加。因此，远程控制器可以更容易地基于所监测的信号来区分电机何时是正在旋转的。

例如，这可以通过将所监测的信号与第一阈值进行比较来实现，假定高于该第一阈值则电机是正在旋转的。可使用第二阈值，假定低于该第二阈值则电机并非正在旋转的。例如，该第二阈值可以小于第一阈值。

在本发明的实施例中，电机可以是1相、2相或3相电机。

在本发明的实施例中，附加电流不驱动BLDC电机。

在本发明的实施例中，BLDC电机控制器包括电流模块，该电流模块适用于使用BLDC电机的输出引脚来施加附加电流，BLDC电机的输出引脚的输出信号指示电机的运动状态，其中运动状态指示电机是否正在旋转。

本发明的实施例的优点在于，可以使用电机的现有输出引脚来生成附加信号以增加旋转电机和非旋转电机之间的电流差。

在本发明的实施例中，电流模块包括连接在第一端子与输出引脚之间的至少一个上拉电阻器，该输出引脚适于生成频率发生器信号或电机就绪信号。

本发明的实施例的优点在于，上拉电阻器足以增加旋转电机与非旋转电机之间的、通过第一端子或第二端子的电流的电流差。

在本发明的实施例中，电流模块包括至少一个晶体管，该至少一个晶体管的栅极适于连接到输出引脚，该输出引脚适于生成频率发生器信号或电机就绪信号，并且其中晶体管的源极/漏极电流路径连接在第一端子与第二端子之间。该配置用于场效应晶体管(FET)。在本发明的实施例中，晶体管可以是双极晶体管或场效应晶体管。在双极晶体管的情况下，基极适于连接到输出引脚，输出引脚适于生成频率发生器信号或电机就绪信号，并且其中发射极/集电极电流路径连接在第一端子与第二端子之间。

在本发明的实施例中，BLDC电机控制器包括电流模块，该电流模块适于监测驱动电流并且适于施加呈驱动电流的函数的附加电流，使得随着驱动电流的增加而施加增加的附加电流。

此外，在本发明的实施例中，电机控制器适于调制所监测的电流，以在所监测的电流中嵌入附加信息。

本发明的实施例的优点在于可以通过调制所监测的电流来嵌入附加信息。例如，温度信息可以被嵌入所监测的电流中。

在本发明的实施例中，BLDC电机控制器包括适于使电流模块断开的开关。

本发明的实施例的优点在于，取决于电机负载，电流模块可以被断开或不被断开。如果需要附加电流来越过某一阈值(例如，高阈值)，则电流模块被连接，使得所监测的电流为驱动电流和附加电流的总和。如果不需要附加电流来越过某一阈值(例如高阈值)，则电流模块可以被断开，使得所监测的电流仅包括驱动电流。

在第二方面，本发明的实施例涉及电机系统。电机系统包括根据本发明的实施例的BLDC电机控制器并且包括BLDC电机。

在本发明的实施例中，BLDC电机包括与电流模块连接的输出引脚。输出引脚适于生成指示电机的运动状态的输出信号。运动状态指示电机是否正在旋转。

在本发明的实施例中，BLDC电机适于在输出引脚上生成电机就绪信号。

在本发明的实施例中，BLDC电机适于在驱动时段期间以指示旋转电机的初始状态来启动就绪信号。

如果在预定义的时间段之后没有检测到极性变化，则就绪信号的状态可改变为指示非旋转电机的状态。

在本发明的其他实施例中，BLDC电机适于在驱动时段期间以指示非旋转电机的初始状态来启动就绪信号。

在检测到预定数量的极性变化之后，就绪信号的状态可以改变为指示旋转电机的状态。

在本发明的实施例中，BLDC电机适于在输出引脚上生成频率发生器信号。

在本发明的实施例中，BLDC电机可适于以与BLDC电机并非正在旋转时的相同的电平来启动频率发生器信号。

在第三方面，本发明的实施例涉及用于控制BLDC电机的方法。该方法包括：

-在第一端子上施加第一电压并且在第二端子上施加第二电压以获得用于驱动BLDC电机的驱动电流，其中第一电压高于第二电压，

-监测指示通过至少第一端子或第二端子的电流的信号，

-通过施加附加电流来增加所监测的电流，

-基于所监测的信号来确定电机是否正在旋转。

本发明的特定方面和优选方面在所附独立权利要求和从属权利要求中阐述。来自从属权利要求的特征可在适当时与独立权利要求的特征以及其他从属权利要求的特征组合，而不仅仅是在这些权利要求中明确地阐述的。

根据此后所描述的(多个)实施例，本发明的这些方面和其他方面将是显而易见的，并且参考这些实施例阐明了本发明的这些方面和其他方面。

附图说明

图1示出使用供电线中的分流器进行诊断的现有技术2线电机的示意图。

图2示出在图1的电机的供电线中的分流电阻器上测得的2线诊断信号。

图3示出3线和4线电机数字诊断信号(RD和FG)。

图4示出根据本发明的实施例的BLDC电机控制器和电机系统的示意图。

图5示出根据本发明的实施例的BLDC电机控制器和电机系统的示意图，其中使用晶体管生成附加电流以实现所需的电流电平。

图6示出根据本发明的实施例的BLDC电机控制器和电机系统的示意图，其中电流模块不需要BLDC电机的输出引脚。

图7示出根据本发明的实施例的、针对使用供电线中的分流电阻器进行诊断的2线风扇的、流过该分流电阻器的所监测的电流。

图8以时间的函数的方式示出所监测的电流和所施加的电压，其中故障诊断信息在针对锁定转子保护的Toff时间期间被编码在所监测的电流中。

图9以时间的函数的方式示出了所监测的电流，其中附加信息被编码在所监测的信号中。

图10和图11示出了使用BLDC电机控制器获得的所监测的电流，该BLDC电机控制器适用于调制所监测的电流以在所监测的电流中嵌入附加信息。

权利要求书中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

在不同的附图中，相同的附图标记指代相同或相似的要素。

具体实施方式

将就具体实施例并且参考特定附图来描述本发明，但是本发明不限于此而仅由权利要求书来限定。所描述的附图仅是示意性的并且是非限制性的。在附图中，出于解说目的，要素中的一些要素的尺寸可被放大且没有按比例绘制。尺度和相对尺度并不与对本发明的实践的真实缩小相对应。

说明书中和权利要求书中的术语第一、第二等用于在类似的要素之间进行区分，而不一定用于描述时间上、空间上、等级上或以任何其他方式的顺序。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以与本文中所描述或图示的不同的顺序来进行操作。

此外，说明书和权利要求书中的术语顶部、下方等等用于描述性目的并且不一定用于描述相对位置。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以与本文中所描述或图示的取向不同的取向来进行操作。

应注意，权利要求书中使用的术语“包括”不应被解释为限制于其后列出的手段；它并不排除其他要素或步骤。因此，该术语应被解释为指定如所提到的所陈述的特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或组件、或其群组的存在或添加。因此，表述“一种包括装置A和B的设备”的范围不应当被限定于仅由组件A和B构成的设备。这意味着对于本发明，设备的仅有的相关组件是A和B。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”贯穿本说明书在各个地方的出现并不一定全部是指同一实施例，但是可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，如通过本公开将对本领域普通技术人员显而易见的，特定的特征、结构或特性能以任何合适的方式进行组合。

类似地，应当领会，在本发明的示例性实施例的描述中，出于精简本公开和辅助对各个发明性方面中的一个或多个的理解的目的，本发明的各个特征有时一起被编组在单个实施例、附图或其描述中。然而，此种公开方法不应被解释为反映要求保护的本发明要求比每项权利要求中明确记载的特征更多的特征的意图。相反，如所附权利要求所反映，发明性方面在于比单个前述公开的实施例的全部特征更少的特征。因此，具体实施方式所附的权利要求由此被明确并入到该具体实施方式中，其中每一项权利要求本身代表本发明的单独实施例。

此外，尽管本文中所描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但不包括其他实施例中所包括的其他特征，但是如本领域技术人员将理解的那样，不同实施例的特征的组合旨在落在本发明的范围内，并且形成不同实施例。例如，在所附的权利要求书中，所要求保护的实施例中的任何实施例均能以任何组合来使用。

在本文中所提供的描述中，阐述了众多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其他实例中，公知的方法、结构和技术未被详细示出，以免混淆对本描述的理解。

如介绍中所解释，在使用诊断阈值的情况下，可以通过使用供电线中的分流器测量电流来诊断电机的状态。图1示出使用供电线中的分流器112来进行诊断的2线电机120的示意图。放大器111被连接以放大分流器上的电压。在该示例中，将放大的电压用作远程电机控制单元110的输入信号。

图2示出在电机被锁定的情况下和在电机正在旋转的情况下，电机的供电线中的分流电阻器上所测得的2线诊断信号。以时间的函数示出对通过供电线的电流的测量。在Ton(T开启)时段期间，电机被驱动并试图启动。在Ton之后，驾驶员在重试启动之前在Toff(T关闭)时段期间未驾驶。

当电机控制器试图启动时，电机的增加的电流消耗IDD(高达IDD_Ton(IDD_T开启))增加分流器上的电压降。当电机在Toff时段期间不旋转时，电流可能低至IDD_Toff(IDD_T关闭)，电流例如可能低于5mA。当电机正在旋转时，电流可以等于标称电流IDD_nom(IDD_标称)。可以使用高阈值THH(第一阈值)来确定电机是否正在旋转，并且可以使用低阈值THL来确定电机是否未正在旋转。在传统的(例如，用于风扇的)2线电机中，低阈值THL(第二阈值)可以例如在10mA与20mA之间范围内(例如10mA、12mA或14mA)，并且高阈值THH可以例如在50mA与80mA之间的范围内(例如50mA或60mA或70mA)。分流器上的电流低于低阈值表明电机并非正在汲取电流，并且因此是停止的。分流器上的电流高于高阈值表明电机正在旋转。

图2示出三次失败的启动尝试。

图3示出对于电机启动正常(左图)和在启动期间电机受阻的情况(右图)下的3线和4线电机数字诊断信号(RD和FG)。对于图3的图表，通过施加100％占空比电压DCout来启动风扇。

在3次初始极性变化之后，FG(频率发生器)信号(也称为转速计(tacho)信号)根据电机中的感测元件(例如，磁霍尔传感器)检测到的极性变化PC开始切换。FG信号在风扇旋转期间也提供了高等级的信息，因为它反映了电机的实际旋转速度。

示出RD(电机ReaDy或旋转检测)信号的两种实现方式被示出。在第一实现方式中，只要电机控制不确定电机是否正在转动，则RD信号就为高(RD_init(RD_初始)为高)。在该情况下，RD信号被初始化为高，并且只有在已经检测到3次极性变化之后才会变低。

在第二实现方式中，RD信号仅在电机控制器检测到电机并非正在旋转的情况下变高。预先定义了超时定时Ton，在Ton之后，RD信号将在启动尝试之后变高。

使用FG输出或RD输出来实现范围广泛的电机驱动器。目标是允许远程控制单元分析数字信号以评估电机的状态。

然而，这些电机驱动器需要附加的布线和对FG/RD信号的分析。本发明的各实施例的优点在于，不需要该附加的布线。

在第一方面，本发明的实施例涉及用于控制BLDC电机120的BLDC电机控制器100。

BLDC电机控制器100包括第一端子113和第二端子114，以用于在第一端子113上施加第一电压并且在第二端子114上施加第二电压，以获得用于驱动BLDC电机的驱动电流。

在本发明实施例中，第一电压可以高于第二电压。

在本发明实施例中，BLDC电机控制器100包括远程控制单元110，该远程控制单元110适于监测指示通过至少第一端子113或第二端子114的电流的信号。

BLDC电机控制器100适于通过施加不驱动BLDC电机120的附加电流来增加所监测的电流。

BLDC电机控制器100适于基于所监测的信号来确定电机是否正在旋转。

不驱动BLDC电机的附加电流是不在电机中产生扭矩的电流。与电机中产生扭矩的电流相反，该附加电流不会通过线圈。除了附加的电流之外，可以存在不驱动电机也不通过线圈的驱动器IC的操作电流。

因此，如果电机正在旋转，附加电流可以不同于零。在本发明的实施例中，电机并非正在旋转时的附加电流小于电机正在旋转时的附加电流。

例如，BLDC电机可用于驱动风扇或泵。然而，本发明不限于此。

BLDC电机120可包括一个或多个线圈。此外，它可以包括驱动电流通过线圈的驱动器。一个或多个线圈可与驱动器一件式地组装在一起，其中在外部具有引脚。

在本发明的实施例中，BLDC电机控制器100包括电流模块115，该电流模块115适于使用BLDC电机120的输出引脚121来施加附加电流，BLDC电机120的输出引脚121的输出信号指示电机120的运动状态。因此，运动状态指示电机正在旋转或并非正在旋转。

在第二方面，本发明的实施例涉及电机系统200。电机系统200包括根据本发明的实施例的BLDC电机控制器100并包括BLDC电机120。

在本发明的实施例中，标准BLDC电机(例如，风扇驱动器)中现有的RD功能或FG功能可用于增加电机的电流消耗。有利的是，这允许在不影响电机中的声学噪声或振动的情况下缩小电机尺寸。

图4示出根据本发明的实施例的BLDC电机控制器100的和电机系统200的示意图。使用供电线中的分流器来对图4的电机120进行诊断。使用分流器112和放大器111获得指示通过端子113的电流的信号。此外，该信号根据本发明的实施例被放大(增加的电流)。因此，图4的BLDC电机控制器100包括电流模块115，一旦BLDC电机控制器100已经检测到电机的旋转，该电流模块115就汲取操作电机电流(IDD)之上的附加电流IRD。在图4的示例中，该电流模块115是一个上拉电阻器。电流模块115被连接在第一端子113与输出引脚121之间。

在供电线中可存在二极管D1。该二极管D1可能存在于分流器112与BLDC电机120之间，其中它的阳极与电源相连，并且它的阴极与BLDC电机120相连。电流模块115可被连接至供电线以连接至二极管D1与BLDC电机120的电源116之间的连接点。然而，本发明不限于此，并且供电线上的其他连接点也是可能的，只要在电机正在旋转的情况下，这引起增加被监测的电流的附加电流。图4中的电源116被指示为Vbat(V电池)。然而，本发明不限于电池电源。可以使用任何其他合适的电源。

在图4的示例性实施例中，输出引脚121适于生成FG信号或RD信号。

在根据本发明的实施例的电机系统200中，BLDC电机可适于在与BLDC电机120不旋转时相同的条件下生成RD信号。RD信号可以为高或低。在图4的示例性实施例中，高RD信号不会引起附加的电流。这与不移动的运动状态相对应。如果就绪信号在与电机不旋转时相同的条件下启动，则这意味着启动时就绪信号的电平与不移动的运动状态的电平相同。使用初始为高的RD信号，这确保附加电流仅在电机确定运行时才被汲取。在该情况下，将不存在其间额外的电流在Ton期间被汲取而电机实际上被锁定的中间状态。这允许更加简单的实现方式。在图4的示例性实施例中，低RD信号将引起附加电流。

在本发明的实施例中，可以实现RD信号，使得在电机启动之后RD仅在检测到1个或多个换向(在检测到1个或11个换向之间的情况下，例如在检测到3个换向的情况下)之后变低。在该情况下，BLDC电机控制器具有超时窗口。在该超时窗口中，电流不被监测。优点在于，具有现有的RD功能(其中必须完成3个电机换向)的现有的集成电路可以按原样使用。

在本发明的替代实施例中，可以实现RD信号，使得电机在RD为低的情况下启动。只有在BLDC电机检测到它并非正在旋转的情况下，RD信号才变高。在本发明的实施例中，BLDC电机可包括电机驱动器，在该电机驱动器中实现该超时功能。使用初始为低的RD信号，这将在Ton期间引起附加电流。如果所汲取的电流高于阈值，这可以被视为“心跳”信号，以向远程控制单元示出电机仍被连接。根据本发明的实施例，这可用于诊断断路导线，以用于更智能的BLDC电机控制器的实现方式。

在本发明的实施例中，电流模块115可包括至少一个晶体管(Rpu1、Rpu2、Rpu3)，该至少一个晶体管(Rpu1、Rpu2、Rpu3)的基极(在双极晶体管的情况下)或栅极(在FET的情况下)被连接至BLDC电机120的输出引脚121，并且其中，发射极/集电极电流路径(在双极晶体管的情况下)或源极/漏极电流路径(在FET的情况下)被连接在第一端子113与第二端子114之间(例如参见图5)。

例如，输出引脚可以适于生成频率发生器信号或电机就绪信号。因此，BLDC电机可包括BLDC电机驱动器。在图4和图5所图示的实施例中，FG信号将在电机正在旋转时引起交流的附加电流，RD信号将在电机正在旋转时引起恒定的附加电流。交流的附加电流可被集成在电容器上。

本发明的实施例的优点在于，如果电机控制器的电流能力不足以越过高阈值电平，则可以添加外部晶体管以将电流电平增加至所需的电流电平。

图5中示意性地图示了本发明的此类实施例的示例。图5示出根据本发明的实施例的使用供电线中的分流器112利用经放大的信号(增加的电流)来诊断的的2线电机的示意图。使用晶体管T1、T2和电流模块115的上拉电阻器Rpu1、Rpu3、Rpu3来生成附加电流以实现所需的电流电平。晶体管的基极(对于双极晶体管)或栅极(对于FET)可以使用适于生成RD信号的输出引脚121来控制。例如，可以使用在其上实现RD_init_high(RD_初始_高)功能的标准可用电机驱动器IC。

在本发明的实施例中，BLDC电机控制器100包括电流模块115，该电流模块115适于监测驱动电流，并且适于施加呈驱动电流的函数的附加电流，使得随着驱动电流增加而施加增加的附加电流。此类电流模块115可以在不需要输出引脚121的情况下实现。然而，由于在承载驱动电流的电机的供电路径中添加了高功率分流电阻器，此类实现方式具有降低的效率以及增加的复杂性和成本的缺点。此外，该解决方案在需要最大电流提升时以低电压增加较少的电流，并且在电流已经达到最高时提供最高的提升，所以在最坏的情况下，会将额外的电流负载汲取到电源上，从而使该电流负载被浪费。

图6图示了本发明的此类实施例的示例。图6示出使用供电线中的分流器112来进行诊断的2线电机。电流模块115包括晶体管Q1、电阻器R1和电阻器R2。电阻器R1是电机的供电路径中的高功率分流电阻器，驱动电流IDD流过该电阻器R1。双极结型晶体管Q1的基极被连接在电阻器R1与电机120的电源之间，并且双极结型晶体管Q1的发射极被连接在二极管D1与电阻器R1之间。双极结型晶体管的集电极与电阻器R2连接。因此，在第一端子113与第二端子114之间形成发射极集电极路径。根据本发明的实施例的BLDC电机控制器的该实现方式允许在不需要输出引脚121的情况下，在电机正在旋转时施加比电机并非正在旋转时的附加电流更高的附加电流。

本领域技术人员可以理解，不同晶体管可以用作例如npn或pnp双极晶体管或场效应晶体管例如n沟道或p沟道晶体管。

显而易见的是，FG/RD信息可能具有非反相或反相性质。因此，Rpu可能与供电线或接地线有关。分流器112中的电流测量也可以是供电线中或接地线中的电流测量。这些只是所公开的本发明的实施例，而并不限制范围。在本发明的实施例中，BLDC电机控制器100包括电流模块115，该电流模块115适于监测驱动电流，并且适于施加呈驱动电流的函数的附加电流，使得随着驱动电流增加而施加增加的附加电流。

图7示出针对使用供电线中的分流电阻器112来进行诊断的2线风扇的、流过分流电阻器112的所监测的电流IDD。从该图中可以看出，当电机正在旋转时，所监测的电流是驱动电流Iop和附加电流IRD的总和。

电机在失败尝试期间汲取的电流被称为ILRP。

该BLDC电机控制器100可适于将所监测的信号与第一阈值THH进行比较，假定在高于该第一阈值THH时电机正在旋转。第二阈值THL可由BLDC电机控制器100使用，假定在低于该阈值时电机并非正在旋转。例如，第二阈值THL可以小于第一阈值THH。

本发明的实施例的优点在于，对于在其最高效的设计和最低的电流消耗操作点(通常是最高环境温度)中没有汲取足够的电流以在正常操作(IDD＝Iop)期间维持高于高阈值的电机，附加的所汲取的电流IRD允许确保诊断。此外，有利的是，根据本发明的实施例的BLDC电机控制器可以与市场上的任何传统的系统一起使用。

此外，在本发明的实施例中，电机控制器100可以适于调制所监测的电流，以在所监测的电流中嵌入附加信息。例如，在电机停止旋转的情况下，电机控制器可将电机停止的根本原因编码到电流中。在该情况下，如果使用传统的系统，则诊断电流必定高于现有阈值。

图8示出在针对锁定转子保护(LRP)的Toff时间期间对故障诊断信息进行编码的示例实现方式。例如，在LRP中，经调制脉冲宽度的驱动信号可以被施加输出占空比DCout＝100％，直到霍尔传感器已经切换至少一次。如果霍尔传感器在时间Ton内没有切换，则风扇驱动器进入LRP。在时间Toff之后，风扇驱动器重试启动。通常地，Ton/Toff的比率通常在1/5与1/10或1/20之间。可使用定时toffdiag1(t关闭诊断1)、toffdiag2(t关闭诊断2)等来嵌入故障诊断信息，以指示不同的故障模式。示例故障模式可以是集成电路中的过温、电源(VDD)上的过电压、电源(VDD)上的欠电压、电机内部短路等。通过在Toff时间期间添加附加电流，可能会生成高于高阈值的电流脉冲。附加信息可以被嵌入到这些脉冲的振幅和定时中。这也在图9中被图示。电机在启动尝试失败期间汲取的电流脉冲ILRP被示出。可以看出，启动尝试之间的时段被调制。当电机正在旋转时，所监测的电流等于驱动电流(I操作)和附加电流(IRD)的总和。

本发明的实施例中，通过在现有电机电流之上对电流进行调制，在BLDC电机仍在运行同时，诊断可以被共享。在此类系统中，BLDC电机控制器可适于考虑至少第三阈值。例如，可以选择第三阈值，使得该第三阈值高于BLDC电机的最大操作电流，并且BLDC电机控制器可适于针对诊断生成附加电流，使得在所有操作条件下该附加电流都高于所监测的电流。

图10和图11示出使用BLDC电机控制器100获得的所监测的电流，该BLDC电机控制器100适用于调制所监测的电流以在所监测的电流中嵌入附加信息。第一风扇电机的所监测的电流和第二风扇电机的所监测的电流、以及两个电流的总和被示出。

图10和图11中的第一迹线Tr1和第二迹线Tr2分别示出在LRP下的第一、第二电机的电流脉冲。第三迹线Tr3示出第一电机和第二电机的总的所监测的电流。第四迹线Tr4示出两个电机的总的所监测的电流，并且这是在LRP下和在旋转模式下的电流。该迹线示出在操作的电机电流之上所叠加的电流脉冲。

从图10和图11可以看出，根据本发明的实施例的BLDC电机控制器允许在同一供电线上有2个电机，并且允许区分每个单独电机之间的状态。

在图10和图11中，电机是异步的。对于电流可能存在不同的叠加。在图10中，这些叠加没有达到高阈值，而在图11中，它们在最后一个重启脉冲序列之后达到高阈值。

-监测指示通过至少第一端子或第二端子的电流的信号，

-通过施加附加电流来增加所监测的电流，

-基于所监测的信号来确定电机是否正在旋转。

在本发明的实施例中，可以的是，附加电流不驱动BLDC电机。

在本发明的实施例中，附加电流可以不同于零。

在本发明的实施例中，电机并非正在旋转时的附加电流可以小于电机旋转时的附加电流。

在本发明的实施例中，可以通过使用指示电机的运动状态的输出信号来限定附加电流。例如，该输出信号可以是频率发生器信号或电机就绪信号。

在本发明的实施例中，附加电流例如应大于电机的标称电流的1％，或甚至大于电机的标称电流的5％，或甚至大于电机的标称电流的10％，或甚至大于电机的标称电流的20％，或甚至大于电机的标称电流的50％，或甚至大于电机的标称电流的75％。

在本发明的示例性实施例中，附加电流可以例如高于5毫安，或者甚至高于10毫安，或者甚至高于20毫安，例如高达30毫安。例如，电源电压可以例如是9V。

Claims

1.一种用于控制BLDC电机(120)的BLDC电机控制器(100)，所述BLDC电机控制器(100)包括第一端子(113)和第二端子(114)，用于在所述第一端子(113)上施加第一电压并在所述第二端子(114)上施加第二电压，以获得用于驱动所述BLDC电机的驱动电流，其中所述第一电压高于所述第二电压，

所述BLDC电机控制器(100)包括远程控制单元(110)，所述远程控制单元(110)适于监测指示通过至少所述第一端子(113)或所述第二端子(114)的电流的信号,

所述BLDC电机控制器(100)还适于通过施加附加电流来增加所监测的电流，其中如果所述电机正在旋转，则所述附加电流不同于零，

所述BLDC电机控制器(100)还适于基于所监测的信号来确定所述电机是否正在旋转。

2.根据权利要求1所述的BLDC电机控制器(100)，其特征在于，所述附加电流不驱动所述BLDC电机。

3.根据权利要求1所述的BLDC电机控制器(100)，所述BLDC电机控制器(100)包括电流模块(115)，所述电流模块(115)适于使用所述BLDC电机(120)的输出引脚(121)施加所述附加电流，所述输出引脚(121)的输出信号指示所述电机(120)的运动状态，其中所述运动状态指示所述电机是否正在旋转。

4.根据权利要求3所述的BLDC电机控制器(100)，其特征在于，所述电流模块(115)包括连接在所述第一端子(113)与所述输出引脚(121)之间的至少一个上拉电阻器，所述输出引脚(121)适于生成频率发生器信号或电机就绪信号。

5.根据权利要求3所述的BLDC电机控制器(100)，其特征在于，所述电流模块(115)包括至少一个晶体管，所述至少一个晶体管的栅极或基极适于连接到所述输出引脚(121)，所述输出引脚(121)适于生成频率发生器信号或电机就绪信号，并且其中所述晶体管的源极/漏极或发射极/集电极电流路径连接在所述第一端子(113)与所述第二端子(114)之间。

6.根据权利要求1所述的BLDC电机控制器(100)，所述BLDC电机控制器100包括电流模块(115)，所述电流模块(115)适于监测所述驱动电流并且适于施加呈所述驱动电流的函数的所述附加电流，使得随着驱动电流增加而施加增加的附加电流。

7.根据权利要求1所述的BLDC电机控制器(100)，所述电机控制器(100)还适用于调制所监测的电流，以在所监测的电流中嵌入附加信息。

8.根据权利要求2所述的BLDC电机控制器(100)，所述BLDC电机控制器包括适于使所述电流模块(115)断开的开关。

9.一种电机系统(200)，所述电机系统(200)包括根据权利要求1所述的BLDC电机控制器(100)并且包括BLDC电机(120)。

10.根据权利要求9所述的电机系统(200)，所述BLDC电机控制器(100)取决于权利要求2，所述BLDC电机(120)包括输出引脚(121)，所述输出引脚(121)与所述电流模块(115)连接，其中所述输出引脚适于生成指示所述电机(120)的运动状态的输出信号，其中所述运动状态指示电机是否正在旋转。

11.根据权利要求10所述的电机系统(200)，其特征在于，所述BLDC电机(120)适于在所述输出引脚(121)上生成电机就绪信号。

12.根据权利要求11所述的电机系统(200)，其特征在于，所述BLDC电机(120)适于在驱动时段期间以指示旋转的电机的初始状态来启动所述就绪信号。

13.根据权利要求11所述的电机系统(200)，其特征在于，所述BLDC电机(120)适于在驱动时段期间以指示非旋转的电机的初始状态来启动所述就绪信号。

14.根据权利要求10所述的电机系统(200)，其特征在于，所述BLDC电机(120)适于在所述输出引脚(121)上生成频率发生器信号。

15.一种用于控制BLDC电机的方法，所述方法包括：

-在第一端子上施加第一电压并且在第二端子上施加第二电压以获得用于驱动所述BLDC电机的驱动电流，其中所述第一电压高于所述第二电压，

-监测指示通过至少所述第一端子或所述第二端子的电流的信号，

-通过施加附加电流来增加所监测的电流，

-基于所监测的信号来确定所述电机是否正在旋转。