電動馬達的電源供應的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電動馬達(1)的電源供應系統(tǒng)，其包括電源電路(3)和電子電路(4)，所述電源電路的輸入端子連接到DC電壓源，所述電子電路用于基于表示馬達的設定速度的控制信號控制所述電動馬達(1)。根據(jù)本發(fā)明，該系統(tǒng)包括裝置(6)，其能夠在所述電動馬達(1)的起動期間和/或在其中電動馬達(1)的設定速度低于閾值速度的運行階段期間減小由所述電源電路(3)接收到的DC電壓值。
【專利說明】
電動馬達的電源供應
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及電動馬達的供電。本發(fā)明的一個特別感興趣的應用屬于為用于機動車輛中的電動馬達供電的領域。
【背景技術】
[0002]通常，用于機動車輛中的電動馬達的電源供應系統(tǒng)包括電源電路，該電源電路意圖將車輛電池的電壓傳輸至管控所述馬達的電源供應的電路板。圖1中示意性地示出了這種電源供應系統(tǒng)的一個示例，該電源供應系統(tǒng)用于三相電子開關馬達I的電源供應，該三相電子開關馬達I被設計為驅動機動車輛的供暖、通風和空調系統(tǒng)的風扇2。這種馬達I，也被稱為“無刷馬達”或磁體型自控制同步馬達，包括三個定子繞組，該三個定子繞組在此處以三角形設置示出，其電壓U、V和W由電源供應系統(tǒng)供應。該電源供應系統(tǒng)包括:
[0003]-電源電路3，其輸入端子連接至由車輛電池形成的電壓源(未示出)，及
[0004]-意圖為馬達I供電的電子控制電路4。
[0005]電源電路3是輸入濾波器，其例如包括電感L和兩個電容，該電感L與電池的正極端子+BAT串聯(lián)連接，該兩個電容各自安裝在負極端子-BAT與電感的端子中的一個之間。其功能是將電池電壓傳輸至電子控制電路4。電子控制電路4由斬波電源供應電路構成，該斬波電源供應電路包括三個電橋臂9、10、11，每個電橋臂包括串聯(lián)安裝的兩個開關，每個開關設置有反并聯(lián)二極管。馬達I的三個定子繞組中的每一個因此由電橋中一個供電。為了避免引起可能導致不期望的發(fā)熱的雜散電流的、電池至供電電路和至電子控制電路的永久連接，電源供應系統(tǒng)還包括安全開關5，該安全開關5允許將電池選擇性地連接至電源電路3，以及連接至電子控制電路4。在所示示例中，該安全開關5被設置為與連接端子-BATT串聯(lián)，但可以以等同的方式與端子+BATT串聯(lián)連接。傳統(tǒng)地，安全開關5是增強型MOSFET晶體管，例如是N類型的，其漏極和源極串聯(lián)連接至連接端子-BATT，而其柵極接收控制信號SW_CMD，該控制信號SW_CMD允許晶體管在禁用狀態(tài)(開關打開)或飽和運行狀態(tài)(開關閉合)之間切換，在飽和運行狀態(tài)中，晶體管在其漏極和其源極之間充當電阻值非常低的電阻。
[0006]該類型的電動馬達引起的問題之一是，相對于環(huán)境聲音排放而言的并非微不足道的噪音排放水平。特別地，由
【申請人】進行的研究已示出，由這些馬達生成的噪音在某些運行階段期間可能是相當大的，特別是在發(fā)動機起動階段期間，或還在發(fā)動機被控制以在相對低的速度下運行時。
【發(fā)明內容】
[0007]在此背景下，本發(fā)明的目標是提供一種解決方案，其能夠根據(jù)電動馬達的運行階段改進該電動馬達聲音性能，特別是降低聲音排放水平。
[0008]為此，本發(fā)明提出了一種用于電動馬達的電源供應系統(tǒng)，其包括:
[0009]-電源電路，其輸入端子連接至DC電壓源；
[0010]-電子電路，其根據(jù)表示馬達的設定速度的控制信號控制所述電動馬達，
[0011]所述系統(tǒng)的特征在于，在所述電動馬達的起動期間和/或在電動馬達的設定速度低于閾值的運行階段期間，它能夠減小由電源電路接收到的DC電壓值。
[0012]由于本發(fā)明，在馬達的設定速度低的明確限定的運行階段期間降低電源供應電壓的事實，能夠確保顯著減少由定子繞組引起的聲音排放。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可還具有以下被單獨或以所有技術上可行的組合被考慮的一個或多個特征:
[0014]-在電動馬達的起動期間和/或在所述電動馬達的設定速度低于閾值速度的運行階段期間，由電源電路接收到的DC電壓值對應于由源供應的DC電壓減去根據(jù)設定速度線性增加的值；
[0015]-電源供應系統(tǒng)此外還包括形成安全開關的MOSFET晶體管，該安全開關在閉合位置中允許將電源電路連接至所述DC電壓源，且該電源供應系統(tǒng)還包括用于控制MOSFET晶體管的柵極的裝置，對于比所述閾值速度高的設定速度，該裝置能夠將所述晶體管設置在飽和運行模式中的閉合位置中，或對于低于所述閾值速度的設定速度，該裝置能夠將所述晶體管設置在線性運行模式中的閉合位置中；
[0016]在所述線性運行模式中，MOSFET晶體管被控制以在漏極與源極之間產生根據(jù)設定速度而線性增加的電壓；
[0017]-閾值速度包括在電動馬達的最大可行速度的1%至30 %之間；
[0018]-閾值速度優(yōu)選地等于電動馬達的最大可行速度的20%;
[0019]-電動馬達屬于無刷類型或有刷類型；
[0020]-電動馬達優(yōu)選地屬于無刷類型。
【附圖說明】
[0021]參照附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將從以下通過非限制性示例提供的本發(fā)明的說明而清晰地顯現(xiàn)，在附圖中:
[0022]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術的電動馬達電源供應系統(tǒng)的簡化示意圖；
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明可行實施例的電動馬達電源供應系統(tǒng)的簡化示意圖；
[0024]圖3以示意性的形式示出了一個優(yōu)選的實施例，其允許由圖1中的電源電路接收到的DC電壓值的數(shù)值降低；
[0025]圖4示例性地示出了根據(jù)電動馬達的運行階段而供應的電源供應電壓。
【具體實施方式】
[0026]在上文中參照現(xiàn)有技術進一步描述了圖1。圖2是根據(jù)本發(fā)明的電動馬達電源供應系統(tǒng)的簡化示意圖。
[0027]如上文在現(xiàn)有技術背景內所解釋的，這包括:
[0028]-電源電路3，其輸入端子連接至由車輛電池形成的電壓源(未示出)，及
[0029]-電子控制電路4，其意圖根據(jù)表示馬達I的設定速度的控制信號而對馬達I供電，及
[0030]-優(yōu)選地，安全開關5，其允許將電池選擇性地連接至電源電路3和至電子控制電路4。[0031 ]如上文進一步提到的，在傳統(tǒng)的操作中，即當安全開關5被閉合時，電源電路3及因此的電子控制電路4由通過車輛電池供應的電壓值供電，通常大約為13伏。
[0032]由
【申請人】進行的試驗已能示出聲音排放、特別是與無刷馬達的情況中的定子繞組相關聯(lián)的聲音排放與DC電源供應電壓的值成比例。
[0033]基于該發(fā)現(xiàn)，提出提供具有控制模塊6的電源供應系統(tǒng)，使得系統(tǒng)能夠在聲音排放最高的運行階段期間降低由電源電路接收到的DC電壓值，所述聲音排放最高的運行階段期間通常是電動馬達的起動期間和/或其中電動馬達的設定速度低于閾值速度的運行階段期間。
[0034]控制模塊6在此處以設置在安全開關5與電源電路3的輸入端之間的電子電路的形式被示意性地表示，控制模塊6的作用因此是:
[0035]-當馬達的設定速度高于閾值速度時，允許電源電路3由被電池輸出的DC電壓供電，以及
[0036]-否則，降低DC電壓值，所降低的值優(yōu)選地是根據(jù)設定速度線性增加的值。
[0037]大量的電子的或軟件性操作可被執(zhí)行，以確保對電源供應電壓值的這種控制。
[0038]圖3示出了特別精巧的實施設置，其中，系統(tǒng)中已有的部件得以最好地利用，特別是用作安全開關的MOSFET晶體管，其用于在過熱的情況下中斷電源供應，或用于將系統(tǒng)置于待機狀態(tài)。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的實施例，改變了控制晶體管柵極的方式，使得晶體管不被用作簡單的開關。更具體地，不論設定速度，迄今只被用于飽和模式的晶體管現(xiàn)在將根據(jù)設定速度而被驅動，從而:
[0040]-當設定速度高于閾值時，在傳統(tǒng)的飽和狀態(tài)中運行；
[0041]-否則，以線性方式運行，從而將實際供應至電路3的電壓值減去根據(jù)設定速度線性增加的值。
[0042]該原理在圖3和4中被描述。當晶體管5在飽和運行區(qū)域中時，晶體管的下游電路以傳統(tǒng)的方式接收由電池輸出的電源供應+BAT。該區(qū)域在圖4中對應于部分2。
[0043]另一方面，當晶體管5在其線性運行區(qū)域中時，它在其漏極與源極之間生成非零電SV_SW，以使得下游電路接收電壓:
[0044]+BAT-V_Sff
[0045]圖4中的部分I示出由電路3接收到的電壓中根據(jù)馬達設定速度的變化。在所示示例中，閾值速度大約是電動馬達的最大可行速度的20 %。
[0046]控制信號SW_CMD由模塊6根據(jù)設定速度SeciNS生成。
[0047]控制模塊6可以是完全基于軟件的，其例如被微控制器管控，對于線性運行，該微控制器能夠生成與設定速度成比例的脈寬調制(PWM)信號。
[0048]通過變體，還可以使用能夠生成與設定速度成比例的指令的特定電子電路。
[0049]在這兩種情況下，均可出于管控目的而添加反饋回路。
【主權項】
1.一種用于電動馬達(I)的電源供應系統(tǒng)，包括: -電源電路(3)，其輸入端子連接至DC電壓源， -電子電路(4)，用于根據(jù)表示馬達的設定速度的控制信號控制所述電動馬達(I)， 所述系統(tǒng)的特征在于，在所述電動馬達(I)的起動期間和/或在電動馬達(I)的設定速度低于閾值速度的運行階段期間，它能夠減小由所述電源電路(3)接收到的DC電壓值。2.如權利要求1所述的電源供應系統(tǒng)，其特征在于，在所述電動馬達(I)的起動期間和/或在所述電動馬達(I)的設定速度低于閾值速度的運行階段期間，由所述電源電路(3)接收到的所述DC電壓值對應于由源供應的DC電壓減去根據(jù)設定速度線性增加的值。3.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的電源供應系統(tǒng)，還包括形成安全開關的MOSFET晶體管(5)，所述安全開關在閉合位置中允許將所述電源電路(3)連接至所述DC電壓源，其特征在于，所述電源供應系統(tǒng)包括用于控制MOSFET晶體管(5)的柵極的裝置(6)，對于比所述閾值速度高的設定速度，所述裝置(6)能夠將所述晶體管設置在飽和運行模式中的閉合位置中，或對于低于所述閾值速度的設定速度，所述裝置(6)能夠將所述晶體管設置在線性運行模式中的閉合位置中。4.如權利要求3所述的電源供應系統(tǒng)，其特征在于，在所述線性運行模式中，所述MOSFET晶體管被控制以在漏極與源極之間產生根據(jù)設定速度而線性增加的電壓。5.根據(jù)權利要求3或4中的任一項所述的電源供應系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置(6)包括微控制器，該微控制器被設計為生成與設定速度成比例的脈寬調制(PWM)類型的信號。6.根據(jù)權利要求3或4中的任一項所述的電源供應系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置(6)包括電子電路。7.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的電源供應系統(tǒng)，其特征在于，所述電子控制電路(4)由斬波電源供應電路形成。8.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的電源供應系統(tǒng)，被設計為對無刷類型的電動馬達供電，其特征在于，所述閾值速度等于電動馬達的最大可行速度的20%。
【文檔編號】H02P6/20GK105850028SQ201480071059
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年11月18日
【發(fā)明人】X.古爾梅因, X.魯塞爾
【申請人】法雷奧熱系統(tǒng)公司