[发明专利]用于运行无刷电机的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行无刷电机的方法，该无刷电机的绕组由逆变器借助于六个开关控制，其中逆变器具有三个对应于电机各绕组的输出端，在逆变器的输出端与绕组之间各设有一功率半导体开关，设有用于对有故障的开关进行识别的识别单元、用于在逆变器的输出端上进行电压测量的单元以及用于确定出电机角度位置的电机角度位置传感器。此外本发明涉及一种用于运行无刷电机的装置。

背景技术

用于控制无刷电机的逆变器通常由六个开关组成。每个开关可以在发生故障之后原则上具有两种不同特征：不导通，亦即在断开的开关位置上被卡死/失灵；或者导通，亦即在闭合的开关位置上被卡死。一个导通的有故障的开关也俗称为短路。特别是在与安全相关的应用中重要的是，非常快速地在紧急运行中继续运行或立刻断开电机。

功率半导体开关的应用相对于机械继电器所具有的缺点在于，在关断电感负载时根据负载电流的水平和负载的电感会释放这样大小的能量，使得功率半导体开关在关断瞬间被破坏并且由此不再能完成其任务。特征是在无刷电机应用中在安全性很重要的应用——其中在用于保护功能的功率路径中需要关断电机——时必须避免功率半导体开关被损坏。一种安全性很重要的应用是无刷电机在机动车机电式转向系中的应用。

对于这样的应用——其中在负载电路中的感应能量超过功率半导体开关的允许的吸收能力——已知的是，取而代之地应用机械继电器，其相对于当今市场上常见的功率半导体开关与结构类型相关地具有显著更高的吸收能力。机械继电器虽然能承受关断能量——其在接通电感负载时在电流作用下必然出现——并且可以因此随时被操作。但是其作为机械系统具有非常大的可用性问题。另一种可能性在于，将在关断时出现的能量转移到能阱/能源吸收汇（Energiesenke）——例如去除功率半导体开关的负载的抑制二极管中。

发明内容

因此本发明的目的在于，实现一种方法和一种装置，其中可靠地避免在关断电感负载时功率半导体开关被损坏。

该目的通过独立权利要求的特征来实现。在此，在识别到有故障的开关之后通过以下方式关断逆变器，使得不再有进一步的功率引入到电机的绕组中，并且电机角度位置传感器依次在预先确定的电机角度位置上断开各功率半导体开关。

有利的改进方案可由从属权利要求得知。

因此，在按照本发明的方法的一个优选的改进方案中设计为，电机角度位置分别对应于绕组及其功率半导体开关并且如此选择，使得对应的功率半导体开关在断开时不被损坏。如此选择电机角度位置，使得在功率半导体开关上的漏极电流是零、接近零或是负的。

在此设计为，其中在功率半导体开关上的漏极电流瞬时值——其允许无损坏的关断——决定性地取决于电机角度。重要的是，对于该方法不强制地需要直接以测量技术监控相电流，这是因为对于该目的需要的信息可以由测量的电机角度得到。

该目的也通过一种装置来实现，其中在识别到有故障的开关之后由微控制器通过以下方式关断逆变器，使得不再有进一步的功率引入到电机的绕组中，并且电机角度位置传感器设置用于，依次在预先确定的电机角度位置上断开各功率半导体开关。

在本发明对象的一个特别有利的改进方案中，电机角度位置传感器设置用于，使得电机角度位置分别对应于绕组及其功率半导体开关并且如此选择，使得对应的功率半导体开关在断开时不被损坏。在此，电机角度位置传感器设置用于，如此选择电机角度位置，使得在功率半导体开关上的漏极电流是零、接近零或是负的。

提出了，功率半导体开关设计为功率金属氧化物半导体场效应管（Leistungs-MOSFET）。

本发明对象的另一有利的改进方案提出，用于对有故障的开关进行识别的单元和用于在逆变器的输出端上进行电压测量的单元被集成到微控制器中。

附图说明

下面根据两个实施例结合附图进一步阐明本发明。附图中示出：

图1示出根据现有技术的无刷电机的绕组以及逆变器的示意原理图；

图2a示出具有在电机正转时用于关断对应的功率半导体开关的电机角度位置的图示；

图2b示出具有在电机反转时用于关断对应的功率半导体开关的电机角度位置的图示；

图3示出根据现有技术的相应于图1的原理图；

图4示出按照本发明的装置的示意原理图；

图5示出第二实施例的示意原理图。

具体实施方式