[发明专利]马达驱动电路系统

说明书

一种马达驱动电路，用于驱动具有两相或更多相的马达，所述马达驱动电路包括：马达桥，对于所述马达的每一相具有桥臂，所述桥臂包括上开关和下开关，在正常运行中这些开关可以断开和闭合，以响应于来自马达控制电路的驱动信号而调制施加到相应相的电压，至少一个固态相隔离继电器SSPIR，串联设置在将所述马达的相应相连接到相应桥臂的电气路径中，所述SSPIR在正常运行中闭合以使得电流可以在所述相中流动，并在故障运行模式下保持断开以防止电流在所述相中流动。所述马达驱动电路包括：监测装置，用于监测所述相中的电流波形，从而至少在故障运行模式下提供指示何时断开所述SSPIR是安全的而不会由于雪崩模式导致对所述SSPIR的损坏的输出，以及控制电路，其在正常运行期间将电压施加到每个设备，所述电压足以保持所述SSPIR闭合并且在所述故障运行模式下对所述监测装置的输出作出响应，从而使施加到每个SSPIR的电压降低至使所述SSPIR在安全时间断开的电平。

技术领域

本发明涉及马达驱动电路系统的改进，特别地但非排他地用于电动助力转向组件。

背景技术

电动助力转向系统是已知的类型，其中电马达对转向装置的一部分施加辅助转矩，从而辅助车辆的驾驶员转动方向盘。马达通常可以通过减速齿轮箱作用于转向柱或者可以作用于转向齿条(rack)。在转动方向盘时，对驾驶员施加到转向装置的转矩的测量结果被传递到处理器，处理器产生转矩需求信号，该转矩需求信号进而用于控制马达以产生所需的辅助转矩。施加与驾驶员施加的转矩具有相同意义的辅助转矩减少了转动方向盘所需的力量。

马达(诸如多相永磁体马达)可以是星形连接或Y形连接，由马达控制电路和马达驱动电路控制。马达驱动电路包括可以断开和闭合的开关，以响应于由控制电路提供的控制模式而将马达的相连接到DC源(诸如电池或地)。具体而言，每一相通过顶部晶体管连接到正电源轨，当顶部电晶体管导通时，将马达相连接到与正电源轨连接的电池正极端子。类似地，每一相通过底部晶体管连接到负电源轨。当底部晶体管导通时，将相连接到与电池负极或地连接的负轨。两个晶体管(顶部晶体管和底部晶体管)形成作为驱动电路的心脏的多臂桥电路的一个臂。通过断开和闭合开关，可以选择性地并且独立地使电流路由通过马达的每一相。

控制电路包括数字电路或模拟电路或两者的某种组合。控制电路的功能是向桥晶体管供应控制信号，从而按照进而使得电流根据给定马达转矩和速度所需流经相的模式断开和闭合桥晶体管。一般而言，该模式将由控制电路根据马达位置和由转矩传感器在转向系统中测量的转矩来设置。通常，桥的每个臂的模式包括脉宽调制波形。

典型的现有技术马达和驱动电路的示例在附图的图1中示出。电池(未示出)向具有顶部开关2、3、4和底部开关5、6、7的三相桥供应电力，这些开关向三相永磁体马达8馈电。所示的开关是MOSFET，但也可以是任何其它类型的半导体开关，诸如双极晶体管。在本文中提到MOSFET器件时，读者应当理解，这意在一般性地覆盖任何固态继电器或开关。

该布置的问题在于，可能出现故障模式，其中桥的一个臂中的顶部开关和桥的另一个臂中的底部开关可能都被卡在闭合位置，因而导致存在DC电流从电池通过正轨、通过马达的至少两相并返回到负轨的永久路径。这可能由于许多原因而发生，这些原因诸如控制电路导致不正确地指示晶体管保持闭合的控制模式被应用到驱动电路的故障，或者开关故障。当发生该故障状况时，马达抵抗转动，使驾驶员难以转动方向盘。

为了防止沿着前一段中所述的路径从电源吸取电流，剩余的桥开关可能处于故障模式，在该模式下，它们都被关断(即，开路)。但是，电流仍然有可能沿着如附图的图2中所示的路径流经马达。由于马达的电感，在故障模式下流动的任何电流将依赖于电流方向继续流经故障的桥开关和其它两个顶部或底部MOSFET的体二极管。

在没有其它源存在的情况下，由于能量在马达绕组的电阻中和导通的MOSFET体二极管的正向电压降上耗散，因此该故障电流将衰减为零。这在图3中示出。