CN105383551A - 电源*** - Google Patents

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Abstract

公开了一种电源***。该电源***提供：发电机(20)，其包括整流电路(23)，该整流电路(23)通过一个或多个整流二极管(231-236)来配置，以允许从接地侧到电池侧的电传导；保险丝(30)，其设置在发电机和电池(10)之间；以及驱动装置(40)，其包括电路(45)和负载(41)，该电路(45)通过具有一个或多个寄生二极管(571-576)的一个或多个半导体元件(51-56，59)来配置，以允许从接地侧到电池侧的电传导。驱动装置中在地和保险丝之间串联连接的寄生二极管的数量比发电机中在地和电池侧之间串联连接的整流二极管的数量大。此外，该电路切换负载中的电传导。

Description

电源***
技术领域
本公开涉及一种电源***。
背景技术
众所周知，在电机驱动装置中，电源继电器设置在电池和逆变器之间。例如，公开号为2014-45578的日本专利申请公开了通过MOSFET来配置设置在电池与逆变器之间的电源继电器。
公开号为2014-45578的日本专利申请公开了电源继电器被添加到电池和逆变器之间，并且设置了反向连接保护继电器，使得寄生二极管处于与电源继电器相反的方向。因此，当电池被错误地以相反方向连接时，电机驱动装置可以得到保护。
然而，随着分别地设置电源继电器和反向连接保护继电器，部件的数目有所增加。
发明内容
本公开的目的在于提供一种电源***，当电池以相反方向连接时，该电源***可以保护驱动装置。
根据本公开的一个方面，一种电源***提供：发电机，其包括整流电路，所述整流电路通过一个或多个整流二极管来配置，以允许从接地侧到电池侧的电传导；保险丝，其设置在所述发电机和电池之间；以及驱动装置，其在所述保险丝与所述电池相对的一侧处与所述发电机并联连接，其包括电路和负载，所述电路通过具有一个或多个寄生二极管的一个或多个半导体元件来配置，以允许从接地侧到电池侧的电传导。此外，所述驱动装置中在地和保险丝之间串联连接的寄生二极管的数量比所述发电机中在地和电池侧之间串联连接的整流二极管的数量大。此外，所述电路切换所述负载中的电传导。
因此，所述驱动装置在保险丝的下游侧与所述发电机连接。另外，在所述驱动装置中串联连接的寄生二极管的数量大于在发电机中串联连接的整流二极管的数量，因此，用于使短路电流通过驱动装置所需要的电压比用于使短路电流通过发电机所需要的电压大。因此，当电池被反向连接时，发电机用作为驱动装置的电压保护装置，而流经发电机的电流将保险丝熔断，使得发电机和驱动装置得到保护。因此，相比于为驱动装置单独地设置以下电子组件(例如，反向连接保护继电器)的情况，组件的数目得以减少：所述电子组件用于在电池反向连接的情况下提供抵抗短路电流的保护。
附图说明
根据参照附图所做的如下详细描述，本发明的上述和其它的目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：
图1是示出根据本公开一个实施例的电源***的电路图；
图2是示出根据本公开的实施例的电动助力转向***的示意图；以及
图3是示出根据本公开的实施例在电源***中反向连接电池的示例的电路图。
具体实施方式
下面参照附图描述根据本公开的电源***。
(实施例1)
如图1所示，根据本发明公开的一个实施例的电源***1是车辆电源***，其包括电池10，作为发电机的交流发电机20，第一保险丝30，第二保险丝35以及驱动装置40。
电池10是辅助电池，其连接到交流发电机20、驱动装置40和车辆辅助设备(诸如水泵或油泵以及电动窗设备)。
交流发电机20是由引擎(未示出)的驱动力进行驱动的三相交流发电机，并且其作为定子等等(未示出)的电源，或者作为对电池10充电的充电器。举例来说，交流发电机20包括转子线圈21，定子线圈22，整流电路23和调节器24。
转子线圈21设置在转子上，该转子通过引擎的驱动力而旋转，并且转子线圈21利用励磁电流的流动而产生磁通量。转子线圈21的一端被连接到整流电路23，而另一端被连接到调节器24。
通过一个或多个线圈221，222，223来配置定子线圈22，并且，通过励磁电流流过转子线圈21而感应产生的交流电流流过定子线圈22。线圈221、222、223一端连接在一起，另一端被连接到整流电路23。
定子线圈22输出的交流电流是由整流电路23整流的三相全波(three-phase-full-wave)，并被转换为直流电流。一个或多个整流二极管231至236以桥接的方式连接在整流电路23中。整流二极管231至233被设置在高电位侧。整流二极管231至233的阴极通过第一保险丝30连接到电池10，整流二极管231至233的阳极被连接到设置在低电位侧的整流二极管234至236的阴极。设置在低电位侧的整流二极管234至236的阳极接地。设置在高电位侧的整流二极管231至233和设置在低电位侧的整流二极管234至236之间的连接点被连接到构成定子线圈22的线圈221至223的另一端。
调节器24连接到转子线圈21，且调节器24调节流经转子线圈21的励磁电流，以将交流发电机20产生的直流电压调节成设定电压。
第一保险丝30连接在电池10和交流发电机20之间，并保护交流发电机20。在本实施例中，第一保险丝30对应于“保险丝”。
第二保险丝35连接在第一保险丝30的一侧与驱动装置40之间，并且保护驱动装置40，其中，所述第一保险丝30的一侧与电池10所在的另一侧相对。
根据本实施例的驱动装置40被应用于电动助力转向装置60，以用于辅助驾驶员的转向操作。
在此，参照图2对电动助力转向装置60的概要进行描述。图2示出了包括电动助力转向装置60的转向***90的整体结构。例如，通过作为转向部件的把手91，柱轴92，小齿轮94，齿条轴95，车轮96和电动助力转向装置60来配置转向***90。
把手91连接到柱轴92。转矩传感器93设置在柱轴92上，以用于检测通过驾驶员操作的把手91输入的转向转矩。小齿轮94被设置于柱轴92的顶端，且小齿轮94与齿条轴95啮合。一对车轮96通过例如转向横拉杆(tierod)等被置于齿条轴95的两端。
因此，当驾驶员旋转把手91时，连接到把手91的柱轴92被旋转。柱轴92的旋转运动通过小齿轮94被转换成齿条轴95的直线性运动；并且，一对车轮96响应于齿条轴95的位移而转向某一角度。
电动助力转向装置60包括减速齿轮61和驱动装置40。电动助力转向装置60基于表示例如从转矩传感器93获得的转向转矩或从未示出的CAN(控制器局域网)获得的车辆速度的信号,从电动机41输出用于辅助把手91的转向的辅助转矩，并通过减速齿轮61将转矩传递到柱轴92。根据本实施例的电动助力转向装置60可以执行所谓的“转向柱助力(columnassist)”，以用于通过电动机41产生的转矩辅助柱轴92的旋转，或所谓的“齿条助力(rackassist)”,以用于辅助齿条轴95的驱动。换句话说，柱轴92是“驱动对象”，然而，在本实施例中，齿条轴95可被配置为“驱动对象”。
驱动装置40包括例如充当负载和旋转机械的电动机41、以及电路45。
例如，电动机41是三相无刷电动机，并且电动机41的驱动由电路45控制。如图1所示，举例来说，电路45包括逆变器50以及电源继电器59。
逆变器50在桥接基础上连接到六个驱动元件51到56，并且切换对电动机41的电传导。通过MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)来配置根据本实施例的驱动元件51至56。驱动元件51至56中的每个分别具有寄生二极管571至576。
驱动元件51，52和53被设置在高电位侧。驱动元件51,52,53的漏极连接到电源继电器59的源极，而驱动元件51，52，53的源极连接到设置在低电位侧的驱动元件54，55，56的漏极。驱动元件54，55和56的源极通过电流检测元件(未示出)接地。高电位侧的驱动元件51，52，53和低电位侧的驱动元件54,55，56之间的连接点与电动机41中缠绕在定子(未示出)上的绕组相连接。
电源继电器59被设置在逆变器50和第二保险丝35之间，并且在电池10和逆变器50之间传导或阻断电流。电源继电器59包括类似于驱动元件51至56由MOSFET配置的寄生二极管591。寄生二极管591的漏极连接到第二保险丝35，寄生二极管591的源极连接到逆变器50。
驱动元件51至56和电源继电器59通过微型计算机(未示出)控制开/关的操作。在本实施例中，驱动元件51至56和电源继电器59对应于“半导体元件”。
驱动元件51至56的寄生二极管571至576和电源继电器59的寄生二极管591被布置为使得阴极在电池侧并且阳极在接地侧。要求电流沿向前的方向流过寄生二极管571至576的电压被设定为正向偏置电压Vf。该电压也被施加到构成交流发电机20中整流电路23的整流二极管231至236上。
本实施例不提供被连接以使寄生二极管的方向与电源继电器59相反的反向连接保护继电器，因此，三个寄生二极管(例如，寄生二极管591，572，575)是串联连接，而不通过其他元件。
接下来，参照图3描述了电池10被反向连接的通电路径(energizingpath)。
在驱动装置40中，电源继电器59的寄生二极管591、高电位侧驱动元件51至53的三个寄生二极管571至573、以及低电位侧驱动元件54至56的三个寄生二极管574至576串联连接。因此，在驱动装置40不通过第一保险丝30而连接到电池10的情况下，通过不正确地反向连接电池10会施加正向偏置电压Vf的三倍或更大的电压(＝3VF)。因此，由双点划线所示的箭头Y2指示的短路电流流过驱动元件51至56的寄生二极管571至576以及电源继电器59的寄生二极管591。因此，由于短路电流，驱动装置40可能在第二保险丝35融断前出现故障。
另一方面，在交流发电机20的整流电路23中，高电位侧的整流二极管231至233和低电位侧的整流二极管234至236分别串联连接。因此，当施加正向偏置电压Vf的两倍(＝2Vf)时，电流沿单点划线示出的箭头Y1指示的路径流动。
在本实施例中，在不提供位于与电源继电器59和寄生二极管的方向相反的方向上的反向连接保护继电器等等的情况下，驱动装置40通过第一保险丝30连接到电池10，以避免在电池10被反向连接的情况下损坏驱动装置40。换言之，对于本实施例，交流发电机20和驱动装置40在第一保险丝30的下游侧并联连接。
在根据本实施例的电源***1中，当电池10被反向连接时，流经箭头Y1所指示的路径的电流熔断第一保险丝30。因此，即使电池10被反向连接，经由箭头Y2所指示的路径的电流并不流动，因此，避免了驱动装置40的损坏。换句话说，由于驱动装置40和交流发电机20并联连接，在电池被反向连接时，交流发电机20用作为电压保护装置。因此，驱动装置40得到保护。所以，驱动装置40中诸如反向连接保护继电器的组件可以被省略，使得驱动装置40中组件数量得以减少，并且因此，驱动装置40可被制成更小的尺寸。
如上所述，电源***1包括交流发电机20，第一保险丝30和驱动装置40。
交流发电机20包括通过整流二极管231至236配置的整流电路23，其允许从接地侧到电池侧的电传导。
第一保险丝30被设置在交流发电机20和电池10之间。
驱动装置40包括电路45和电动机41。电动机41通过电子电路来切换电传导。驱动装置40和交流发电机20并联连接在第一保险丝30处与电池10相反的一侧。
在驱动装置40中在地和第一保险丝之间串联连接的寄生二极管571至576，591的数量大于在交流发电机20中在地和第一保险丝30之间通过MOSFET的整流二极管231至236的数量。
在本实施例中，驱动装置40与交流发电机20并联连接在第一保险丝30的下游侧。由于在驱动装置40中串联连接的寄生二极管571至576，591的数量大于在交流发电机20中串联连接的整流二极管231至236的数量，所以在驱动装置40中传导短路电流所需的电压大于在交流发电机20中传导短路电流所需的电压。因此，在电池10被反向连接的情况下，交流发电机20用作为驱动装置40的电压保护装置，并且流过交流发电机20的短路电流熔断第一保险丝30。因此，交流发电机20和驱动装置40得到保护。因此，在电池被反向连接的情况下，相比于单独设置诸如反向连接保护继电器的电子组件以保护交流发电机20和驱动装置40不受短路电流损害的情况，组件的数量得以减少。
半导体元件包括在桥接的基础上连接的构成逆变器50的驱动元件51至56，以及设置在逆变器50处在电池一侧的电源继电器59。因此，即使通过诸如MOSFET的半导体元件配置电源继电器59，因为没有必要单独地设置例如反向连接保护继电器或二极管，使得驱动装置40可以被制成更小的尺寸。
驱动装置40通过从电动机41输出的转矩驱动柱轴92，以控制电动助力转向装置60以辅助驾驶员在把手91上进行转向。因此，电动助力转向装置60可以实现小型化,同时达到整个车辆***的要求规范。
(其他实施例)
(A)根据上述实施例，通过三相无刷电动机来配置电动机，并且通过三相逆变器来配置逆变器。可替代地，可以通过带刷的电动机来配置电动机，并且可以通过H桥逆变器来配置逆变器。逆变器也可以通过例如三级逆变器来配置。此外，为电动机设置一个逆变器。可替代地，可以为电动机设置多个逆变器。由于设置了大量的逆变器，所以可以提高减少组件的效果，例如，省略了用于防止反向连接的电子组件。
此外，可以通过所谓的电动发电机(motorgenerator)来配置旋转电机，该电动发电机用作为电动机以及用作为发电机。而且，也可以通过除旋转电机以外的装置来配置负载。
(B)上述实施例中设置有在交流发电机中串联的两个整流二极管和在驱动装置中串联的三个寄生二极管。可替代地，也可提供比串联连接的驱动装置中的寄生二极管的数量大的任何数量以及比串联连接的交流发电机中的整流二极管的数量大的任何数量。
(C)根据上述实施方式，构成逆变器和电源继电器的半导体元件通过MOSFET来配置。可替代地，逆变器和电源继电器的一个部件或全部部件可以通过除MOSFET以外的其他半导体元件来配置。例如，当采用半导体元件不具有寄生二极管的IGBT时，单独设置的回流二极管(refluxdiode)可以被视为“寄生二极管”。
(D)根据上述实施例，交流发电机中的整流电路通过整流二极管来配置。可替代地，整流电路可以通过一个或多个晶体管诸如MOSFET或IGBT来配置，并且寄生二极管或回流二极管可被视为“整流二极管”。此外，除交流发电机以外的装置可通过发电机来配置。
(E)根据上述实施例，驱动装置被应用于电动助力转向装置。可替代地，驱动装置也可以应用于除电动助力转向装置以外的其他设备，诸如鼓风机或其他包括交流发电机和电池的车辆辅助设备。
虽然已经参照其实施例描述了本公开，但应当理解，本公开并不限于这些实施例和构造。本公开旨在覆盖各种修改和等同设置。此外，包括更多、更少或仅单个元件的各种组合和配置，其他组合和配置，也在本公开的精神和范围内。

Claims (3)

1.一种电源***(1)，包括：
发电机(20)，其包括整流电路(23)，所述整流电路(23)通过一个或多个整流二极管(231-236)来配置，以允许从接地侧到电池侧的电传导；
保险丝(30)，其设置在所述发电机和电池(10)之间；以及
驱动装置(40)，其在所述保险丝与所述电池相对的一侧处与所述发电机并联连接，其包括电路(45)和负载(41)，所述电路(45)通过具有一个或多个寄生二极管(571-576)的一个或多个半导体元件(51-56，59)来配置，以允许从所述接地侧到所述电池侧的电传导；
其中，所述驱动装置中在地和所述保险丝之间串联连接的所述寄生二极管的数量比所述发电机中在所述地和所述电池侧之间串联连接的所述整流二极管的数量大，以及
其中，所述电路切换所述负载中的电传导。
2.根据权利要求1所述的电源***，其中，所述半导体元件包括以桥接方式连接的构成逆变器(50)的一个或多个驱动元件(51-56)，以及设置在所述逆变器的所述电池侧的电源继电器(59)。
3.根据权利要求1或2所述的电源***，其中，所述驱动装置通过从作为所述负载的旋转电机输出的转矩来对驱动对象(92)进行驱动，以控制用于辅助驾驶员对转向部件(91)的转向操作的电动助力转向装置(60)。
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