[发明专利]与多通道电机有关的改进

说明书

本发明涉及一种电机装置，包括：具有多个通道的永磁同步电机电路，每个通道包括多个不平衡的相；电流需求电路，其接收具有等于待由电机产生的扭矩的值的扭矩需求信号；电流需求电路为每个通道生成指示待施加到通道的每个相以实现需求扭矩的电流的相应电流需求信号；第一驱动电路，包括选择性地将多个通道中的第一通道的相连接到电源的多个开关，使得对应于需求电流的PWM调制电流在每个相中流动；第二驱动电路，包括选择性地将多个通道中的第二通道的相连接到电源的多个开关，使得对应于需求电流的PWM调制电流在每个相中流动，其中电流需求电路适于修改电流需求信号中的一或两者，使得一或两个通道额外产生施加到电机转子的净值不为零的一组径向力。

技术领域

本发明涉及多通道永磁同步电机的改进。

背景技术

永磁同步电机(PMSM)包括定子，定子包括一组齿，相绕组以限定的样式缠绕在所述齿上。三相是典型的，相的组形成通道。具有一组永磁体的转子围绕定子或在定子内部同心地布置。通过向相施加AC驱动电流，产生将围绕定子旋转的磁场。转子上的永磁体的磁通量与该旋转磁场相互作用，使转子与磁场同步旋转。通过使用脉冲宽度调制技术合成来自DC电源的AC电流，可以小心地控制电机的速度和扭矩。

发明内容

通常通过将电机定子的每个相连接到驱动电路来提供AC电流，该驱动电路包括选择性地将相连接到正或负或接地电源轨的一个或多个开关。开关的打开和关闭由控制电路控制，并且通过选择适当的PWM模式来打开和关闭开关，可以产生所需的旋转磁场。电流控制器接收电流需求信号，并由此产生适当的电流波形，该电流波形被施加到驱动电路的开关。需求信号通过电流需求电路在上游产生，该电流需求电路接收表示电机要求的扭矩的扭矩需求信号。由于电机扭矩与绕组中的电流之间的关系的非线性，通常使用查找表来执行扭矩到电流的转换。

PMSM电机通常用于车辆的电动助力转向系统。在电动助力转向系统中，电机将辅助扭矩施加到转向机构的一部分，该辅助扭矩帮助驾驶员转动方向盘。事实证明，这是一种比传统液压转向系统更高效的系统，并且还带来了额外的好处，例如能够提供额外的驱动辅助功能，并且相对简单地由制造商进行调整，仅使用对软件的修改就可以提供不同的转向感觉。

诸如电动助力转向的应用对安全至关重要，因为转向中的故障导致完全失去转向辅助可能会给驾驶员带来惊吓。因此，已知提供具有多个通道的PMSM电机。在本说明书的上下文中，并且如本领域中通常理解的，通道包括一组相绕组、驱动电路和电流控制器，所述驱动电路通过选择性地将相连接到电源而将电流波形施加到通道的每个相，所述电流控制器响应接收的电流需求信号为驱动电路的开关产生所需的PWM模式。在双通道电机中，有两个通道。

在完全独立的系统中，每个通道具有完全独立于另一个通道的驱动电路和控制电路的驱动电路和控制电路。在另一种布置中，每个通道可以具有其自己的驱动电路，但是两个通道可以共享公共的控制电路。在本说明书的上下文中，两种布置都落入具有多个通道的术语多通道PMSM电机的范围内。双通道电机正在被广泛使用。当然，在两个以上的通道的情况下，存在更高程度的容错性，但是一个通道为一个或多个其他通道提供备用或者能够与其他通道分担扭矩产生的职责的原理保持不变。

具有多个通道的PMSM电机可以以多种不同的方式操作。多个通道的子集可以用于在正常使用中驱动电机，而其他剩余的一个或多个通道不承载电流并且不参与驱动电机。如果正常使用的通道出现故障，可以将该通道关闭，而其他剩余的通道用于驱动电机。在具有两个或更多个通道的电机的替代方案中，所有通道可以在正常使用中被驱动，并且在一个通道发生故障的情况下，电机可以使用剩余的无故障通道继续运行，尽管扭矩水平降低。在正常使用中使用所有通道有一些好处，好处包括能够降低每个通道中开关的额定功率，这是因为在正常操作中，每个通道必须提供的峰值扭矩低于如果要求仅用一个通道来提供的所需的所有扭矩。