CN114368373A - 电机的控制电路、电机系统和车辆驻车制动系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电机的控制电路、电机系统和车辆驻车制动系统，其中，电机的控制电路包括:驱动电路（1），所述驱动电路（1）构造用于以不同的电机转动方向来驱动电机；冗余电路（2），包括冗余驱动电路（21）和开关电路（22），其中，所述冗余驱动电路（21）与所述驱动电路（1）并联，并且在所述驱动电路（1）的开关器件故障的情况下替代地驱动电机，并且所述开关电路（22）将所述驱动电路（1）和所述冗余驱动电路（21）的对应的开关器件相互连接，其中，所述开关电路（22）包括至少一个开关器件，所述至少一个开关器件互相串联连接，并且其中，所述开关器件在所述驱动电路（1）的开关器件发生故障时被对应地触发，来接通所述冗余驱动电路（21）的对应的开关器件。

Description

电机的控制电路、电机系统和车辆驻车制动系统

技术领域

本申请涉及电机的控制电路设计，具体而言，尤其涉及电机的冗余电路。

背景技术

目前，在现有技术中，电机在很多领域均得到大量使用，并且电机均通过控制电路或者说驱动电路进行驱动控制。在某些使用场合下，在电机的控制电路或者驱动电路的某些开关器件发生故障时，电机就不能由驱动电路进行驱动，从而进行正常的工作，这在某些使用场合可能会发生危险（例如在车辆利用电机进行电制动时）。

因此，尤其在现有的车辆中，在利用电机进行电制动或者驻车制动时，通常都没有为电机配备冗余的驱动电路。在这种情况下，在电机的驱动电路发生故障时，常常需要驾驶员手动地进行相应的制动或者驻车行为。

发明内容

本申请的目的在于提供一种电机的控制电路，包括:

驱动电路，所述驱动电路构造用于以不同的电机转动方向来驱动电机；

冗余电路，包括冗余驱动电路和开关电路，其中，所述冗余驱动电路与所述驱动电路并联，并且在所述驱动电路的开关器件故障的情况下替代地驱动电机，并且所述开关电路将所述驱动电路和所述冗余驱动电路的在电路位置上对应的开关器件相互连接，其中，所述开关电路包括至少一个开关器件，所述至少一个开关器件互相串联连接，并且其中，所述开关器件在所述驱动电路的开关器件发生故障时被对应地触发，来接通所述冗余驱动电路的在电路位置上对应的开关器件。

根据本申请的第二方面，提出一种电机系统，包括电机和电机的控制电路，其中，所述电机的控制电路构造为按照本申请任一实施例所述的控制电路。

根据本申请的第三方面，提出一种车辆驻车制动系统，包括：电机系统，所述电机系统包括安装在车轮轮毂中的卡钳电机，所述电机用于制动车轮，其特征在于，所述电机系统对于所述电机还包括如本申请任一实施例所述的控制电路。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围组成限制。在此：

图1示例性地示出按照本申请所公开的电机的控制电路的电路结构图；以及

图2a示例性地示出在电机控制电路中一个器件发生故障的情况下，电机的控制电路的一种电流流向；以及

图2b示例性地示出在电机控制电路中一个器件发生故障的情况下，电机的控制电路的另一种电流流向。

具体实施方式

首先参考附图1，其中示例性地示出了按照本申请所公开的电机的控制电路。在此，电机的控制电路包含驱动电路1和冗余电路2，其中，驱动电路1用来通过其内部不同的电流流向控制电机的正转或者反转。当然，也可行的是，在某些使用场景中，驱动电路1仅驱动电机沿一个单独的方向转动。在本申请的范围中，冗余电路2包括冗余驱动电路21和开关电路22，其中，冗余驱动电路21与驱动电路1并联地连接在电源之后。驱动电路1与冗余驱动电路21之间的互相连接通过开关电路22来实现，在本申请的范围中，开关电路22将所述驱动电路1和所述冗余驱动电路21中的对应的开关器件相互连接，这样使得在驱动电路1的某个开关器件发生故障时，冗余驱动电路21的对应的开关器件能够替代地工作，用来驱动电机10。在本申请的范围中，所述开关电路22包括至少一个开关器件，所述至少一个开关器件互相串联连接，并且其中，所述开关器件在所述驱动电路1的开关器件发生故障时被对应地触发而接通，从而将所述驱动电路1与所述冗余驱动电路21进行连接。

在本申请的范围中，开关器件被“对应地触发”指的是，依据驱动电路1中发生故障的开关器件相对于待驱动的电机的位置的不同、或者说相对于待驱动的电机的电路位置的不同（参照图1，例如是待驱动的电机的驱动H桥电路的左上桥 Q1或者右上桥Q2，其中，这里的“上”指的是靠近电压源的桥臂），开关电路22中对应于驱动电路1中该位置的开关器件（参照图1，例如是Q9、Q10或者Q11、Q12）而用来接通的开关器件被触发，从而使得冗余驱动电路21（替代对应于驱动电路1的开关器件功能）中对应于发生故障的开关器件的电路位置的开关器件（例如Q5或者Q6或者其他组合）能够代替地进行工作。例如，在驱动电路1中的某个开关器件损坏的情况下，开关电路22中用于连接该损坏的开关器件和冗余驱动电路21中替代其的开关器件的开关器件被接通，或者，开关电路22中用于连接驱动电路1和冗余驱动电路21的开关器件被接通。开关电路22中开关器件的以上触发方式都在本申请所要求保护的范围内。

在此还需要说明的是，在本申请的范围中，“对应的电路位置”指的是电器元件相对于电压源或者待驱动的电机在电流流动方向上的位置。例如，在图1中，对于开关器件Q1，具有对应的电路位置的开关器件可以是Q5。

在本申请的一些实施例中，控制电路还包括检测电路3，在此，检测电路3用来检测开关电路22中的开关器件是否可以工作。具体而言，检测电路3包括分压电阻R5、R7，其中，所述分压电阻连接在所述开关电路22的要检测的开关器件的电路位置（即从电流流动的方向来看）之后。通过测量流过要检测的开关器件和分压电阻后的电压，检测电路3能够判断该需要检测的开关器件是否在需要的时候正常地被导通。通过对开关电路22的开关器件的导通性进行检测，避免了在需要使用冗余驱动电路21的情况下，冗余驱动电路21的部件不能被正常接入而导致电机10不能被正常驱动的情况。

在本申请的一些实施例中，驱动电路1和冗余驱动电路21构造为H桥电路，其中，H桥电路包括两个设置在H形两边的桥臂，并且每个桥臂分别具有在H形横杠的上方和下方的支腿。在此，H桥电路包括设置在H桥的四个支腿中的开关器件Q1、Q2、Q3和Q4，以及Q5、Q6、Q7和Q8，其中，所述开关电路22将所述驱动电路1的H桥桥臂与所述冗余驱动电路21的对应的H桥桥臂进行连接。进一步地，在本申请的一些实施例中，为所述H桥电路的每个桥臂，所述开关电路22通过两个开关器件Q9、Q10以及Q11和Q12连接所述驱动电路1和冗余驱动电路21。也就是说，开关电路22可以连接在驱动电路1与冗余驱动电路21的H桥桥臂与横杠之间、或者说电机的分压电阻（如附图1中的R1、R2、R3或者R4）与H桥臂之间，如在图1中所看到的那样。

在以上所述的控制电路中，也可以设置，将检测电路3的分压电阻R5、R7从两个开关器件之间取得（测量）电压。也就是说，在开关电路22的两个开关器件Q9和Q10以及Q11和Q12之间引出一条支路来接入分压电阻。检测电路使用分压电阻的这种接入方法能够分别用于检测两个开关器件的导通情况。例如，在需要检测第一个开关器件、；例如Q9（或者Q11）是否被正常导通时，断开第二个开关器件Q10（或者Q12），使得在第一个开关器件正常导通时电流经过第一个开关器件Q9（或者Q11）后通过分压电阻，后续的检测电路或者ADC能够由此测得分压电阻两端的电压降，否则，由于第一个开关器件未能正确导通（其是断开的），检测端检测不到电压输出或者仅能检测到很小的微弱电压输出。

在本申请中，以上所述的各个电路中的开关器件可以是MOS管或者具有相同/类似功能的其他部件，这均落入本申请的范围中。

优选地，本申请所涉及的控制电路适用于如下的电机系统，其中存在有多个电机并且每个电机均具有自身的控制电路的电机系统。在这样的情况下，每个电机的冗余电路2是另外的电机的驱动电路1。这种设置方式简化并且优化了冗余电路的拓扑。

下面，以一个实施例来说明，在驱动电路1中的一个开关器件、例如MOS管发生故障的情况下，开关电路22和冗余驱动电路21是如何工作来驱动电机的。

对应于图1的电路的拓扑结构，图2a和图2b示出了在该拓扑结构下电路的工作原理。参照图2a，驱动H桥电路的左上支腿中的开关器件（Q1）发生故障不能够正常导通，电流此时首先流入冗余驱动H桥电路的左上支腿的开关器件中，而后流动通过开关电路22中的两个开关器件Q10、Q9到达驱动H桥电路中横杠（电机10），并且而后从电机10流出到达H桥电路的右下支腿Q4（参见图2a中加粗的电流流动线）。在这种情况下，冗余H桥电路的左上支腿的开关器件Q5代替了驱动H桥电路中发生故障的左上支腿的开关器件Q1。

当然，例如，在驱动H桥的左上支腿中的开关器件（Q1）发生故障时，电流也有另外一种流动方式。参照图2b能够看出，电流此时首先流入冗余驱动H桥电路的左上支腿的开关器件Q5中，而后流动通过开关电路22中的两个开关器件Q10、Q9到达驱动H桥电路中横杠（电机10），并且而后从电机10和连接在其后的分压电阻R1流出，经过开关电路22的开关器件Q11和Q12，最后到达冗余驱动电路21的H桥电路的右下支腿Q8（参见图2b中加粗的电流流动线）。在这种情况下，冗余H桥电路代替了驱动H桥电路。

而在需要利用检测电路3来检测开关电路22的开关部件是否正常导通时，可以分别先开断开一个开关部件，用以检测另一个“应该”导通的开关部件是否正常导通。

本申请还涉及一种电机系统，包括电机和电机的控制电路，所述电机的控制电路构造为按照本申请任一实施例所述的控制电路。

本申请此外还涉及一种车辆驻车制动系统，包括：电机系统，所述电机系统包括安装在车轮轮毂中的电机，所述电机用于制动车轮，其特征在于，所述电机系统对于所述电机还包括如本申请任一实施例所述的控制电路。在该驻车制动系统中，所述电机系统包括两个分别安装在车辆左轮和右轮中的电机，其中，每个电机的控制电路如下地设计，使得所述每个电机的冗余电路2是另一个电机的驱动电路。

Claims (11)

1.一种电机的控制电路，其特征在于，包括:

驱动电路（1），所述驱动电路（1）构造用于以不同的电机转动方向来驱动电机（10）；

冗余电路（2），包括冗余驱动电路（21）和开关电路（22），其中，所述冗余驱动电路（21）与所述驱动电路（1）并联，并且在所述驱动电路（1）的开关器件故障的情况下替代地驱动电机（10），并且所述开关电路（22）将所述驱动电路（1）和所述冗余驱动电路（21）的在电路位置上对应的开关器件相互连接，其中，所述开关电路（22）包括至少一个开关器件，所述至少一个开关器件互相串联连接，并且其中，所述开关器件在所述驱动电路（1）的开关器件发生故障时被对应地触发，来接通所述冗余驱动电路（21）的在电路位置上对应的开关器件。

2.按照权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括检测电路（3），其中，所述检测电路（3）构造用于检测所述开关电路（22）的开关器件是否正常工作。

3.按照权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述检测电路（3）包括分压电阻，其中，所述分压电阻沿着电流流动的方向连接在所述开关电路（22）的要检测的开关器件之后。

4.按照权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述驱动电路（1）和所述冗余驱动电路（21）构造为H桥电路，所述H桥电路包括分别设置在H桥的四个支腿中的开关器件，其中，所述开关电路（22）将所述驱动电路（1）的H桥桥臂与所述冗余驱动电路（21）的对应电路位置的H桥桥臂进行连接。

5.按照权利要求4所述的控制电路，其特征在于，为所述H桥电路的每个桥臂，所述开关电路（22）通过两个开关器件连接所述驱动电路（1）和冗余驱动电路（21）。

6.按照权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述检测电路（3）的分压电阻并联在所述两个开关器件之间。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的控制电路，其特征在于，所述开关器件构造为包括MOS管。

8.按照权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路适合于存在有多个电机并且每个电机均具有自身的控制电路的电机系统，其中，每个电机的冗余电路（2）是另外的电机的驱动电路（1）。

9.一种电机系统，包括电机和电机的控制电路，其特征在于，所述电机的控制电路构造为按照权利要求1至8中任一项所述的控制电路。

10.一种车辆驻车制动系统，包括：电机系统，所述电机系统包括安装在车轮轮毂中的卡钳电机，所述电机用于制动车轮，其特征在于，所述电机系统对于所述电机还包括如权利要求1至8中任一项所述的控制电路。

11.按照权利要求10所述的车辆驻车制动系统，其特征在于，所述电机系统包括两个分别安装在车辆左轮和右轮中的电机，其中，每个电机的控制电路如下地设计，使得所述每个电机的冗余电路（2）是另一个电机的驱动电路（1）。

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