CN105850028A - 电动马达的电源供应 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动马达(1)的电源供应***，其包括电源电路(3)和电子电路(4)，所述电源电路的输入端子连接到DC电压源，所述电子电路用于基于表示马达的设定速度的控制信号控制所述电动马达(1)。根据本发明，该***包括装置(6)，其能够在所述电动马达(1)的起动期间和/或在其中电动马达(1)的设定速度低于阈值速度的运行阶段期间减小由所述电源电路(3)接收到的DC电压值。

Description

电动马达的电源供应
技术领域
本发明涉及电动马达的供电。本发明的一个特别感兴趣的应用属于为用于机动车辆中的电动马达供电的领域。
背景技术
通常，用于机动车辆中的电动马达的电源供应***包括电源电路，该电源电路意图将车辆电池的电压传输至管控所述马达的电源供应的电路板。图1中示意性地示出了这种电源供应***的一个示例，该电源供应***用于三相电子开关马达1的电源供应，该三相电子开关马达1被设计为驱动机动车辆的供暖、通风和空调***的风扇2。这种马达1，也被称为“无刷马达”或磁体型自控制同步马达，包括三个定子绕组，该三个定子绕组在此处以三角形设置示出，其电压U、V和W由电源供应***供应。该电源供应***包括：
-电源电路3，其输入端子连接至由车辆电池形成的电压源(未示出)，及
-意图为马达1供电的电子控制电路4。
电源电路3是输入滤波器，其例如包括电感L和两个电容，该电感L与电池的正极端子+BAT串联连接，该两个电容各自安装在负极端子-BAT与电感的端子中的一个之间。其功能是将电池电压传输至电子控制电路4。电子控制电路4由斩波电源供应电路构成，该斩波电源供应电路包括三个电桥臂9、10、11，每个电桥臂包括串联安装的两个开关，每个开关设置有反并联二极管。马达1的三个定子绕组中的每一个因此由电桥中一个供电。为了避免引起可能导致不期望的发热的杂散电流的、电池至供电电路和至电子控制电路的永久连接，电源供应***还包括安全开关5，该安全开关5允许将电池选择性地连接至电源电路3，以及连接至电子控制电路4。在所示示例中，该安全开关5被设置为与连接端子-BATT串联，但可以以等同的方式与端子+BATT串联连接。传统地，安全开关5是增强型MOSFET晶体管，例如是N类型的，其漏极和源极串联连接至连接端子-BATT，而其栅极接收控制信号SW_CMD，该控制信号SW_CMD允许晶体管在禁用状态(开关打开)或饱和运行状态(开关闭合)之间切换，在饱和运行状态中，晶体管在其漏极和其源极之间充当电阻值非常低的电阻。
该类型的电动马达引起的问题之一是，相对于环境声音排放而言的并非微不足道的噪音排放水平。特别地，由申请人进行的研究已示出，由这些马达生成的噪音在某些运行阶段期间可能是相当大的，特别是在发动机起动阶段期间，或还在发动机被控制以在相对低的速度下运行时。
发明内容
在此背景下，本发明的目标是提供一种解决方案，其能够根据电动马达的运行阶段改进该电动马达声音性能，特别是降低声音排放水平。
为此，本发明提出了一种用于电动马达的电源供应***，其包括：
-电源电路，其输入端子连接至DC电压源；
-电子电路，其根据表示马达的设定速度的控制信号控制所述电动马达，
所述***的特征在于，在所述电动马达的起动期间和/或在电动马达的设定速度低于阈值的运行阶段期间，它能够减小由电源电路接收到的DC电压值。
由于本发明，在马达的设定速度低的明确限定的运行阶段期间降低电源供应电压的事实，能够确保显著减少由定子绕组引起的声音排放。
根据本发明的***可还具有以下被单独或以所有技术上可行的组合被考虑的一个或多个特征：
-在电动马达的起动期间和/或在所述电动马达的设定速度低于阈值速度的运行阶段期间，由电源电路接收到的DC电压值对应于由源供应的DC电压减去根据设定速度线性增加的值；
-电源供应***此外还包括形成安全开关的MOSFET晶体管，该安全开关在闭合位置中允许将电源电路连接至所述DC电压源，且该电源供应***还包括用于控制MOSFET晶体管的栅极的装置，对于比所述阈值速度高的设定速度，该装置能够将所述晶体管设置在饱和运行模式中的闭合位置中，或对于低于所述阈值速度的设定速度，该装置能够将所述晶体管设置在线性运行模式中的闭合位置中；
在所述线性运行模式中，MOSFET晶体管被控制以在漏极与源极之间产生根据设定速度而线性增加的电压；
-阈值速度包括在电动马达的最大可行速度的10％至30％之间；
-阈值速度优选地等于电动马达的最大可行速度的20％；
-电动马达属于无刷类型或有刷类型；
-电动马达优选地属于无刷类型。
附图说明
参照附图，本发明的其它特征和优点将从以下通过非限制性示例提供的本发明的说明而清晰地显现，在附图中：
图1是根据现有技术的电动马达电源供应***的简化示意图；
图2是根据本发明可行实施例的电动马达电源供应***的简化示意图；
图3以示意性的形式示出了一个优选的实施例，其允许由图1中的电源电路接收到的DC电压值的数值降低；
图4示例性地示出了根据电动马达的运行阶段而供应的电源供应电压。
具体实施方式
在上文中参照现有技术进一步描述了图1。图2是根据本发明的电动马达电源供应***的简化示意图。
如上文在现有技术背景内所解释的，这包括：
-电源电路3，其输入端子连接至由车辆电池形成的电压源(未示出)，及
-电子控制电路4，其意图根据表示马达1的设定速度的控制信号而对马达1供电，及
-优选地，安全开关5，其允许将电池选择性地连接至电源电路3和至电子控制电路4。
如上文进一步提到的，在传统的操作中，即当安全开关5被闭合时，电源电路3及因此的电子控制电路4由通过车辆电池供应的电压值供电，通常大约为13伏。
由申请人进行的试验已能示出声音排放、特别是与无刷马达的情况中的定子绕组相关联的声音排放与DC电源供应电压的值成比例。
基于该发现，提出提供具有控制模块6的电源供应***，使得***能够在声音排放最高的运行阶段期间降低由电源电路接收到的DC电压值，所述声音排放最高的运行阶段期间通常是电动马达的起动期间和/或其中电动马达的设定速度低于阈值速度的运行阶段期间。
控制模块6在此处以设置在安全开关5与电源电路3的输入端之间的电子电路的形式被示意性地表示，控制模块6的作用因此是：
-当马达的设定速度高于阈值速度时，允许电源电路3由被电池输出的DC电压供电，以及
-否则，降低DC电压值，所降低的值优选地是根据设定速度线性增加的值。
大量的电子的或软件性操作可被执行，以确保对电源供应电压值的这种控制。
图3示出了特别精巧的实施设置，其中，***中已有的部件得以最好地利用，特别是用作安全开关的MOSFET晶体管，其用于在过热的情况下中断电源供应，或用于将***置于待机状态。
根据本发明的实施例，改变了控制晶体管栅极的方式，使得晶体管不被用作简单的开关。更具体地，不论设定速度，迄今只被用于饱和模式的晶体管现在将根据设定速度而被驱动，从而：
-当设定速度高于阈值时，在传统的饱和状态中运行；
-否则，以线性方式运行，从而将实际供应至电路3的电压值减去根据设定速度线性增加的值。
该原理在图3和4中被描述。当晶体管5在饱和运行区域中时，晶体管的下游电路以传统的方式接收由电池输出的电源供应+BAT。该区域在图4中对应于部分2。
另一方面，当晶体管5在其线性运行区域中时，它在其漏极与源极之间生成非零电压V_SW，以使得下游电路接收电压：
+BAT-V_SW
图4中的部分1示出由电路3接收到的电压中根据马达设定速度的变化。在所示示例中，阈值速度大约是电动马达的最大可行速度的20％。
控制信号SW_CMD由模块6根据设定速度SCONS生成。
控制模块6可以是完全基于软件的，其例如被微控制器管控，对于线性运行，该微控制器能够生成与设定速度成比例的脉宽调制(PWM)信号。
通过变体，还可以使用能够生成与设定速度成比例的指令的特定电子电路。
在这两种情况下，均可出于管控目的而添加反馈回路。

Claims (8)

1.一种用于电动马达(1)的电源供应***，包括：
-电源电路(3)，其输入端子连接至DC电压源，
-电子电路(4)，用于根据表示马达的设定速度的控制信号控制所述电动马达(1)，
所述***的特征在于，在所述电动马达(1)的起动期间和/或在电动马达(1)的设定速度低于阈值速度的运行阶段期间，它能够减小由所述电源电路(3)接收到的DC电压值。
2.如权利要求1所述的电源供应***，其特征在于，在所述电动马达(1)的起动期间和/或在所述电动马达(1)的设定速度低于阈值速度的运行阶段期间，由所述电源电路(3)接收到的所述DC电压值对应于由源供应的DC电压减去根据设定速度线性增加的值。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的电源供应***，还包括形成安全开关的MOSFET晶体管(5)，所述安全开关在闭合位置中允许将所述电源电路(3)连接至所述DC电压源，其特征在于，所述电源供应***包括用于控制MOSFET晶体管(5)的栅极的装置(6)，对于比所述阈值速度高的设定速度，所述装置(6)能够将所述晶体管设置在饱和运行模式中的闭合位置中，或对于低于所述阈值速度的设定速度，所述装置(6)能够将所述晶体管设置在线性运行模式中的闭合位置中。
4.如权利要求3所述的电源供应***，其特征在于，在所述线性运行模式中，所述MOSFET晶体管被控制以在漏极与源极之间产生根据设定速度而线性增加的电压。
5.根据权利要求3或4中的任一项所述的电源供应***，其特征在于，所述控制装置(6)包括微控制器，该微控制器被设计为生成与设定速度成比例的脉宽调制(PWM)类型的信号。
6.根据权利要求3或4中的任一项所述的电源供应***，其特征在于，所述控制装置(6)包括电子电路。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的电源供应***，其特征在于，所述电子控制电路(4)由斩波电源供应电路形成。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的电源供应***，被设计为对无刷类型的电动马达供电，其特征在于，所述阈值速度等于电动马达的最大可行速度的20％。
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