[发明专利]电动机系统以及用于这种电动机系统的运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有换向式直流电动机的电动机系统，该直流电动机借助脉冲宽度调制的信号触发，特别涉及汽车中用于运行电气闭锁设备的电动机系统，例如电车窗升降器。此外本发明涉及用于运行这种电动机系统的运行方法。

背景技术

给汽车上的用于闭锁设备的常规的驱动系统提供直流电动机的脉冲宽度调制的触发，以便用不同的功率级运行直流电动机。脉冲宽度调制的触发这样进行，以周期交变的方式在第一持续时间期间在直流电动机上施加供电电压，在第二持续时间期间不在直流电动机上施加电压。通过脉冲占空因数亦即第一持续时间的长度对于总的周期持续时间的比例规定用以运行直流电动机的功率级。

直流电动机通过一个用于换接直流电动机的触发的极性的换接驱动器与提供脉冲宽度调制信号的触发电路连接。该换接驱动器通常具有例如形式为肖特基二极管、抑制二极管等的空转二极管，它们分别取决于直流电动机和触发的供电电压之间的开关状态在截止方向上极化。空转二极管通常用于卸载在开关过程中由于直流电动机的绕组的感性负荷引起的过电压。如果在第二持续时间期间在直流电动机上没有电压，则直流电动机由于它的运动产生发电机电压，该电压对于供电电压具有相反的符号。发电机电压引起电流通过与直流电动机的连接端子连接的空转二极管流动并且由此阻止在触发电路的功率半导体开关上建立高的截止电压。

特别是空转二极管应该保护触发电路的功率晶体管不承受击穿电压。也就是说如果不发生用于卸载发电机电压的另外的电流流动，则在功率半导体开关上在截止方向上极化的发电机电压上升，从而能够导致所谓的雪崩击穿。这由于与此联系产生的热量极大地给功率半导体开关施加负荷，从而能够导致功率半导体开关损坏。

然而在使用空转二极管的情况下电流的流动通过空转二极管使能量通过直流电动机重循环。然而如果由于夹紧保护直流电动机应该非常快地停止或者反转，则该能量必须在直流电动机通过换接驱动器的换接能够在相反的方向上被触发之前卸载，以便结束夹紧状态。此外通过空转二极管的电流流动产生的结果是，该电流不通过位于对于直流电动机的馈线内的电流传感器流动，以致不能执行或者仅能不精确地执行直流电动机的无传感器的、基于电流流动的位置识别。

本发明的任务在于，提供一种具有直流电动机的电动机系统供使用，其能够快速关断。此外本发明的任务在于，提供一种用于运行这种电动机系统的方法供使用，用该方法保证，直流电动机的能量在直流电动机改换极性前不在电动机绕组中重循环。

发明内容

该任务通过根据权利要求1的电动机系统以及根据并列权利要求的用于运行电动机系统的方法解决。

另外的有利的结构在从属权利要求中说明。

根据一个方面，提供一个电动机系统，特别用于汽车中的电气闭锁设备。该电动机系统包括：

-直流电动机；

-触发电路，它具有功率半导体开关，并且构造用于取决于控制信号为直流电动机提供触发电压；

-控制单元，用于根据脉冲宽度调制的触发提供用于触发触发电路的控制信号，其中在周期持续时间的第一持续时间期间在直流电动机上施加供电电压，而在周期持续时间的第二持续时间期间不由触发电路给直流电动机提供电压；

其中触发电路与直流电动机如此耦合，使得在第二持续时间期间由直流电动机产生的发电机电流通过触发电路导出。

本发明的思想在于，在脉冲宽度调制的触发时在没有电压在直流电动机上施加的第二持续时间期间，通过直流电动机的转子的运动产生的发电机电压通过触发电路引到供电线路上。这点如下实现，选取触发电路的结构大小，使得发电机电压超过在触发电路中提供的功率半导体开关的本征二极管的击穿电压，并且这样在功率半导体开关的截止方向上引起向供电电压线路上的电流流动。击穿电压的被超过导致在功率半导体开关内在截止方向上极化的pn结上的雪崩击穿，使得直流电动机内的能量慢慢通过功率半导体开关导出。这导致供电线路上的干扰减小，使得能够减小为可能的EMV滤波器的花费。

也就是说在这种电动机系统中电动机速度在断开脉冲宽度调制触发的期间能够极大地减小，因为在直流电动机内存储的机械能作为热量通过功率半导体开关导出。此外可以使用电流传感器用于通过分析供电线路上的电流曲线确定位置信息，因为位置信息不由于通过可能与电动机连接端子连接的空转二极管重循环的电流而丢失。也就是说该电动机系统保证通过直流电动机流动的全部电流也通过触发电路流动。