由脉冲宽度调制信号控制的机电组件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于驱动本体的机电组件(2)，所述本体被设计成连接至连续电源(4)和包括计算机的电子控制单元(1)，所述计算机用于运行提供具有离散状态的脉冲宽度调制输入信号和占空比编码转向和扭矩/速度信息(6)的电力辅助算法。

Electromechanical Modules Controlled by Pulse Width Modulation Signals

The invention relates to an electromechanical component (2) for driving the body, which is designed to be connected to a continuous power supply (4) and an electronic control unit (1) including a computer for running an electric auxiliary algorithm providing pulse width modulation input signal with discrete state and duty cycle coded steering and torque/speed information (6).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由脉冲宽度调制信号控制的机电组件
本专利技术涉及以脉冲宽度调制控制的机电组件的领域，优选地用于但不限于汽车应用，诸如例如凸轮轴的相移。
技术介绍
已知法国专利申请FR14/61241的现有技术，其描述了一种机电单元，该机电单元用于驱动旨在一方面连接至DC电源而另一方面连接至ECU控制单元的构件，ECU控制单元包括用于计算传送转向和扭矩信息的伺服算法的计算机，该机电单元包括：致动器，其由N相(其中N>1)的多相无刷电动马达形成；二元传感器，其用于检测所述马达的转子的位置；电子电路，其包括用于提供马达的N相的电力桥。该现有技术单元还包括：没有微控制器、计算机和存储器的板载电子驱动电路，该板载电子驱动电路的输入端从ECU接收转向和扭矩信息，并且其输出端通过组合来自转向和扭矩信号、二元探头和开关逻辑电路的信息对提供马达的自切换的所述电力桥进行控制，其中所述二元探头用于检测转子的位置，并且该开关逻辑电路对施加到所述发动机相中的每个相的连续电源的电流进行直接调制，并且由ECU提供的扭矩和转向信息不同于仅由电源传送的电力信号。在现有技术中，国际专利申请WO2016079315A1还描述了一种机电单元，该机电单元用于驱动旨在一方面连接至DC电源而另一方面连接至ECU控制单元的构件，ECU控制单元包括用于执行传送转向和扭矩信息的伺服算法的计算机，所述单元包括：致动器，其由N相的多相无刷电动马达形成；二元传感器，其用于检测所述电动马达转子的位置；电子电路，其包括用于提供马达的N相的电力桥，其特征在于该机电单元还包括板载电子驱动电路，该板载电子驱动电路的输入端从ECU接收所述转向和扭矩信息，其输出端对直接调制施加到所述马达相中的每个相的DC电源的电流的所述电力桥进行控制，并且其特征在于由ECU提供的扭矩和转向信息不同于仅由电源传送的输出电力信号。扭矩信息是使得可以在电力桥的输出端处调节负载马达的转子的位置或速度的信息。现有技术的专利申请WO2014091152描述了一种致动器，其由无刷DC马达驱动，同时使现有元件与基于有刷DC马达的系统保持相同。致动器通过连接器连接至控制系统，该连接器收集来自位置传感器的模拟和/或数字信号以及组合待由BLDC马达产生的方向和扭矩的信号。耐高温(>125℃)的基本电子电路使用给出马达转子的位置的N个探头来管理马达的N相的自切换。下面描述的解决方案的目的是提供一种技术折衷，其使得可以解决上述问题并提供不需要微处理器的成本有效的解决方案，使得能够使用无刷DC马达而不是有刷DC马达，同时保持使用可逆多相马达并在两个旋转方向上对其进行控制的可能性。因此，本专利技术适用于任何N相的多相马达。在专利申请WO95/08214和GB2013011中也描述了这种机电组件的其他示例。现有技术的缺点现有技术的问题在于，可以在没有计算机的情况下由控制电路发送的最大设置点速度被由控制器发送的方向和扭矩信息(或者速度信息，因为对于给定负载，给定电源电压将固定扭矩和速度)的频率限制。该方向和扭矩/速度信息物理上是被称为PWMIN的经脉冲宽度调制的控制信号。集成在车辆中的ECU(ElectronicControlUnits，电子控制单元)被设计成控制电动液压阀，其需要以100到几百赫兹(PWMIN<500Hz)范围的以脉冲宽度调制的低频率控制信号。为了获得用于应用的BLDC马达的足够旋转速度，明显的解决方案是增加经脉冲宽度调制的控制信号的频率，这意味着对控制器进行显著硬件修改。另外，机电组件返回到使得应用能够被控制的控制器的方向和速度信息经由不同的通道传输，这可能导致由于两个信号之间缺乏同步而产生的控制器的判读错误，这种风险与相关BLDC马达及其电子电力桥控制模块的旋转速度成比例地发展。该第二个问题可能与最大速度限制的问题有关，但也独立于该问题而存在。第三个问题涉及经脉冲宽度调制的控制信号的占空比的极值(接近0或100％的值)，其不能由现有控制器生成。PWM控制需要使用接近极值的占空比范围，以便检测PWM控制线上的电气故障。例如，发现与断线相关的故障、线路对地或电源电压的永久或间歇短路。因此，这些占空比范围不能用于编码方向和扭矩/速度信息。这导致可以传输到BLDC马达的电功率的一部分的损失(通常为8％)，后者是PWM控制信号的映像。该第三个问题可能与最大速度限制的问题有关，但也独立于该问题而存在。
技术实现思路
本专利技术提供的解决方案本专利技术在最一般意义上涉及一种机电组件，其用于驱动旨在一方面连接至连续电源而另一方面连接至电子控制单元的部件，该电子控制单元包括用于执行传送具有离散状态的脉冲宽度调制输入信号和占空比编码方向和扭矩/速度信息的伺服算法的计算机，所述组件包括：多相无刷电动马达，其具有P相(其中P>1)；所述马达的转子的位置的二元检测探头；电力桥，其用于提供马达的P相；以及板载电子控制电路，其输出端通过组合来自方向和扭矩/速度信号、转子位置的二元检测探头和开关逻辑电路的信息来控制确保马达的自切换的所述电力桥，其中该开关逻辑电路对连续电源的施加至所述马达相中的每个相的电流进行直接调制，由电子控制单元提供的方向和扭矩/速度信息不同于仅由电源提供的电力信号，其特征在于：机电组件包括倍频器，所述倍频器被放置在电子控制电路上游，并且针对所述输入信号的每个离散状态产生高频方向和扭矩/速度信息的XN个离散状态，所述高频方向和扭矩/速度信息的XN个离散状态与输入离散状态具有相同的占空比，所述高频方向和扭矩/速度信息的XN个离散状态的持续时间是输入信号的离散状态的持续时间的XN分之一，其中X和N是≥1的整数，并且其输出频率大于或等于受控马达(8)的空间相位器的电频率。根据优选实施方式，板载电子控制电路(10)没有微控制器、ECU和存储器。例如，X是2并且N可以根据发动机速度而变化。优选地，所述倍频器(14)包括锁相环模块，并且其可以包括包含N个基本倍频器模块的倍频器电子电路，所述N个基本倍频器电子电路使得每个级乘以其输入信号的频率并且将经倍增的信号26发送至板载电子控制电路。在替选实施方式中，所述板载电子控制电路包括调制电子电路，其生成具有编码离散状态的调制单向数字电信号。有利地，所述电子调制电路根据马达的方向和/或根据马达的旋转速度对所述调制信号进行编码。在特定实施方式中，所述电子调制电路以脉冲宽度对信号进行调制并且对每个离散状态的占空比进行编码。在另一实施方式中，所述电子调制电路在幅度方面对信号进行调制，并且对具有固定的占空比的每个离散状态的高电平的幅度进行编码。在另一实施方式中，所述电子调制电路在频率方面对信号进行调制并且对频率进行编码。有利地，所述电子调制电路对根据第一信息的每个离散状态的高电平的幅度、根据第二信息的占空比和根据第三信息的频率进行编码。在特定实施方式中，所述板载电子控制电路包括阻抗适配器，其根据空间占空比向空间相位器中的每一个施加电压。或R6表示来自外部控制器的控制信号的占空比，R6H表示由外部控制器发送的占空比的上限，R6L表示由外部控制器发送的占空比的下限。在另一特定实施方式中，所述板载电子控制电路包括阻抗适配器，该阻抗适配器根据当R6小于50％时的占空比和当R6大于或等于50％时的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机电组件(2)，其用于驱动旨在一方面连接至连续电源(4)而另一方面连接至电子控制单元(1)的部件，所述电子控制单元包括用于执行传送具有离散状态的脉冲宽度调制输入信号和占空比编码方向和扭矩/速度信息(6)的伺服算法的计算机，所述组件(2)包括：多相无刷电动马达(8)，其具有P相(其中P>1)；探头(11)，其用于所述马达(8)的转子的位置的二元检测；电力桥(13)，其用于提供所述马达(8)的P相；以及板载电子控制电路(10)，其输出端通过组合来自所述方向和扭矩/速度信号(6)、探头(11)和开关逻辑电路的信息来控制确保所述马达(8)的自切换的所述电力桥(13)，其中所述探头用于所述转子位置的二元检测，并且所述开关逻辑电路对所述连续电源(4)的施加至所述马达(8)的所述相中的每个相的电流进行直接调制，由所述电子控制单元(1)提供的所述方向和扭矩/速度信息(6)不同于仅由所述电源(4)提供的电力信号，其特征在于所述机电组件包括倍频器(14)，所述倍频器被放置在所述电子控制电路(10)上游，并且针对所述输入信号(6)的每个离散状态产生高频方向和扭矩/速度信息(26)的X

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.02 FR 16581991.一种机电组件(2)，其用于驱动旨在一方面连接至连续电源(4)而另一方面连接至电子控制单元(1)的部件，所述电子控制单元包括用于执行传送具有离散状态的脉冲宽度调制输入信号和占空比编码方向和扭矩/速度信息(6)的伺服算法的计算机，所述组件(2)包括：多相无刷电动马达(8)，其具有P相(其中P>1)；探头(11)，其用于所述马达(8)的转子的位置的二元检测；电力桥(13)，其用于提供所述马达(8)的P相；以及板载电子控制电路(10)，其输出端通过组合来自所述方向和扭矩/速度信号(6)、探头(11)和开关逻辑电路的信息来控制确保所述马达(8)的自切换的所述电力桥(13)，其中所述探头用于所述转子位置的二元检测，并且所述开关逻辑电路对所述连续电源(4)的施加至所述马达(8)的所述相中的每个相的电流进行直接调制，由所述电子控制单元(1)提供的所述方向和扭矩/速度信息(6)不同于仅由所述电源(4)提供的电力信号，其特征在于所述机电组件包括倍频器(14)，所述倍频器被放置在所述电子控制电路(10)上游，并且针对所述输入信号(6)的每个离散状态产生高频方向和扭矩/速度信息(26)的XN个离散状态，所述高频方向和扭矩/速度信息的XN个离散状态与所述输入离散状态具有相同的占空比，所述高频方向和扭矩/速度信息的XN个离散状态的持续时间是所述输入信号的所述离散状态的持续时间的XN分之一，其中X和N是≥1的整数，并且所述高频方向和扭矩/速度信息的XN个离散状态的输出频率大于或等于受控马达(8)的空间相位器的电频率。2.根据权利要求1所述的机电组件(2)，其特征在于，所述板载电子控制电路(10)没有微控制器、计算机和存储器。3.根据权利要求1所述的机电组件(2)，其特征在于，X等于2。4.根据权利要求1所述的机电组件(2)，其特征在于，所述倍频器(14)包括锁相环模块。5.根据权利要求1所述的机电组件(2)，其特征在于，所述倍频器(14)包括包含N个基本倍频器模块(18)的倍频器电子电路，所述N个基本倍频器模块使得每个级乘以其输入信号的频率并且将经倍增的信号26发送至所述板载电子控制电路(10)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的机电组件(2)，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪尧姆·卡莱兰特，
申请(专利权)人：MMT有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH