集成启动发电机应用中的电机控制和串联通过调节的B6+3桥制造技术

本公开涉及集成启动发电机应用中的电机控制和串联通过调节的B6+3桥。本公开描述了一种用于管理针对集成电机发电机(IMG)(诸如集成启动发电机(ISG)系统)的能量流的控制电路。当IMG以发电机模式操作时，该电路调节IMG的输出电压。该电路包括用于与针对相位的半桥电路反串联连接的每个相的附加开关，例如，附加开关的漏极连接到高侧开关的漏极。当ISG处于发电机模式时，控制附加开关，例如，以在ISG的整个速度范围内(即，高rpm和低rpm)以恒定电压和电流对电池充电。在发电机模式下，可以断开高侧开关，这将高侧开关配置为用作二极管并且当相电压较低时阻止电池放电以实现低rpm操作。

Motor control in integrated starting generator application and B6 + 3 bridge regulated in series

【技术实现步骤摘要】
集成启动发电机应用中的电机控制和串联通过调节的B6+3桥
本公开涉及电机控制电路。
技术介绍
集成启动发电机(ISG)可以用于替换车辆(诸如汽车)的传统的启动系统和交流发电机(发电机)。在一些示例中，ISG可以允许更大的发电能力，并且可以用在内燃机(ICE)或可以将ICE与电驱动器组合的混合动力电动车辆(HEV)中。ISG可以通过包括具有直接连接到ICE的曲轴的交流发电机的定子线圈来代替启动电机，而不是具有在ICE启动期间连接到曲轴的滑动齿轮的启动电机。在电机模式下以启动ICE的同时，ISG接收能量，例如从电池。当ICE在诸如丙烷或汽油等燃料上运行时，ISG以发电机模式操作以为车辆中的电力服务供电并且对电池再充电。在一些示例中，ISG可以具有相反的规格，诸如在宽速度范围内的高启动转矩和弱磁能力。ISG的一些示例可以用在具有自动怠速停止系统的车辆中，其在车辆(诸如汽车)停止时(例如，在交通拥挤或交叉路口处)停止发动机怠速。
技术实现思路
总体上，本公开涉及一种用于管理针对集成电机发电机(IMG)(诸如集成启动发电机(ISG)系统)的能量流的控制电路。当集成电机发电机以发电机模式操作时，该电路调节集成电机发电机的输出电压。该电路包括用于与针对相位的半桥电路反串联连接的每个相的开关。控制电路还包括开关控制电路系统和开关控制方案以在整个操作条件范围内操作控制电路，包括启动、低每分钟转数(rpm)和高rpm操作。用于ISG系统的半桥可以包括串联连接的两个开关。在n沟道功率场效应晶体管(FET)的示例中，串联连接表示高侧开关的源极连接到低侧开关的漏极。本公开的电路包括反串联连接到每个半桥支路的附加开关。在n沟道示例中，反串联连接表示附加n沟道开关的漏极连接到高侧开关的漏极。当ISG处于发电机模式时，附加开关例如通过控制电路或电机控制单元(MCU)被控制为在ISG的整个速度范围内(即，高rpm和低rpm)以恒定电压对电池充电。在发电机模式下，高侧开关断开，这将高侧开关配置为用作二极管并且在相电压较低时阻止电池放电以实现低rpm操作。当处于电机模式时，控制电路可以接通附加开关并且控制高侧和低侧开关使用来自电池或某种其他电源的电力来驱动电机。在一个示例中，本公开涉及一种用于集成电机发电机的控制电路，该电路包括：包括栅极端子和电流通道的开关，电流通道包括第一端子和第二端子；以及包括第一栅极控制输出端子、第二栅极控制输出端子和第三栅极控制输出端子的开关驱动电路。第一栅极控制输出电连接到开关的栅极端子，第二栅极控制输出端子被配置为控制半桥电路高侧开关的栅极端子，并且第三栅极控制输出端子被配置为控制半桥电路低侧开关的栅极端子；并且其中开关的第一端子在高侧开关的、与半桥电路的开关节点相对的一侧连接到高侧开关。在另一示例中，本公开涉及一种系统，该系统包括；被配置为以电机模式和以发电机模式操作的集成电机发电机；包括被耦合到低侧开关的高侧开关的半桥电路。半桥电路：在半桥电路的开关节点处被耦合到集成电机发电机；并且被配置为控制集成电机发电机的操作。该系统还包括控制电路，控制电路包括：包括栅极端子和电流通道的开关，电流通道包括第一端子和第二端子；包括控制输入、第一栅极控制输出端子、第二栅极控制输出端子和第三栅极控制输出端子的开关驱动电路。第一栅极控制输出电连接到开关的栅极端子，第二栅极控制输出端子被配置为控制半桥电路高侧开关的栅极端子，第三栅极控制输出端子被配置为控制半桥电路低侧开关的栅极端子，该开关的第一端子在高侧开关的、与半桥电路的开关节点相对的一侧连接到高侧开关的电流通道。该系统还包括可操作地耦合到半桥电路和控制电路并且被配置为从半桥电路和集成电机发电机接收感测信号的处理电路系统。在另一示例中，本公开涉及一种调节集成电机发电机的输出电压的方法，该方法包括：断开一个或多个半桥电路的每个相应高侧开关和每个相应低侧开关，其中一个或多个半桥电路被配置为在集成电机发电机以电机模式操作的同时控制集成电机发电机。在集成电机发电机以发电机模式操作时，控制一个或多个串联调节开关的导通时间，其中一个或多个串联调节开关中的每个串联调节开关反串联连接到一个或多个半桥电路的相应高侧开关。在附图和以下描述中阐述了本公开的一个或多个示例的细节。根据说明书和附图以及权利要求，本公开的其他特征、目的和优点将很清楚。附图说明图1是示出使用SCR的示例串联调节电路的示意图；图2是示出使用MOSFET和二极管配置的示例串联调节电路的示意图；图3是示出根据本公开的一种或多种技术的使用反串联MOSFET配置的示例串联调节电路的示意图和框图；图4是示出根据本公开的一种或多种技术的使用反串联MOSFET配置的串联调节电路的示例实现的示意图和框图；以及图5是示出根据本公开的一种或多种技术的用于集成电机发电机的串联调节电路的示例操作的流程图。具体实施方式本公开描述了一种用于管理诸如集成启动发电机(ISG)系统的集成电机发电机的能量流的控制电路。当集成电机发电机以发电机模式操作时，该电路调节集成电机发电机的输出电压。该电路包括用于与针对相位的半桥电路反串联连接的每个相的开关。控制电路还包括开关控制电路系统和开关控制方案以在整个操作条件范围内操作控制电路，包括启动、低每分钟转数(rpm)和高rpm操作。用于集成电机发电机(IMG)的半桥可以包括用于每个电机相的串联连接的两个开关。在n沟道功率场效应晶体管(FET)的示例中，串联连接表示高侧开关的源极连接到低侧开关的漏极。本公开的技术包括反串联连接到每个半桥支路的附加开关。继续n通道示例，反串联连接表示附加开关的漏极连接到高侧开关的漏极。例如，三相电机可以包括三个半桥支路和与每个支路反串联连接的三个附加开关。在一些示例中，当处于电机模式时，控制电路(例如，电机控制单元(MCU))接通附加开关，并且控制高侧和低侧开关使用来自电池的电力在电机模式下驱动ISG，诸如以启动内燃机(ICE)。在具有自动怠速停止系统的车辆的示例中，当车辆驾驶员释放制动器并且按下加速器时，MCU可以引起ISG从电池汲取电力以在电机模式下旋转ISG并且启动ICE。在一些示例中，ISG可以提供动力辅助，诸如在增加的负载下。当ISG处于发电机模式时，附加开关例如通过控制电路或直接通过MCU被控制为在ISG的整个速度范围内(即，高rpm和低rpm)以恒定电压对电池充电。可以断开高侧开关，这将高侧开关配置为用作二极管并且在相电压较低时阻止电池放电以实现低rpm操作。低侧开关也可以断开，这导致通过低侧开关的体二极管发生整流。在一些示例中，MCU可以通过由ADC或外部中断感测每个相位过零点来通过软件管理同步的负相位周期整流。通过管理整流，MCU或类似电路可以在体二极管导通时的周期部分期间接通低侧开关。因此，代替电流流过体二极管，电流可以流过晶体管电流通道。晶体管电流通道的RDS-ON可以比通过体二极管的电流消耗更少的功率。在一些示例中，MCU或类本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于集成电机发电机的控制电路，所述电路包括：/n开关，包括栅极端子和电流通道，所述电流通道包括第一端子和第二端子；以及/n开关驱动电路，包括第一栅极控制输出端子、第二栅极控制输出端子和第三栅极控制输出端子，其中：/n所述第一栅极控制输出电连接到所述开关的所述栅极端子，/n所述第二栅极控制输出端子被配置为控制半桥电路高侧开关的栅极端子，以及/n所述第三栅极控制输出端子被配置为控制半桥电路低侧开关的栅极端子；以及/n其中所述开关的所述第一端子在所述高侧开关的、与所述半桥电路的开关节点相对的一侧连接到所述高侧开关。/n

【技术特征摘要】
20180823 US 16/110,9971.一种用于集成电机发电机的控制电路，所述电路包括：
开关，包括栅极端子和电流通道，所述电流通道包括第一端子和第二端子；以及
开关驱动电路，包括第一栅极控制输出端子、第二栅极控制输出端子和第三栅极控制输出端子，其中：
所述第一栅极控制输出电连接到所述开关的所述栅极端子，
所述第二栅极控制输出端子被配置为控制半桥电路高侧开关的栅极端子，以及
所述第三栅极控制输出端子被配置为控制半桥电路低侧开关的栅极端子；以及
其中所述开关的所述第一端子在所述高侧开关的、与所述半桥电路的开关节点相对的一侧连接到所述高侧开关。


2.根据权利要求1所述的电路，其中所述开关的所述电流通道连接到所述高侧开关的电流通道，使得所述开关的体二极管的阴极与所述高侧开关的体二极管的阴极连接到相同的节点。


3.根据权利要求1所述的电路，其中所述开关的所述第一端子是所述开关的漏极，并且所述开关的所述漏极连接到所述高侧开关的漏极。


4.根据权利要求1所述的电路，其中所述开关是第一开关，所述电路还包括第二开关和第三开关，其中：
所述第二开关的第一端子连接到第二高侧开关的电流通道，
所述第三开关的第一端子连接到第三高侧开关的电流通道。


5.根据权利要求1所述的电路，还包括电荷泵电路，其中所述电荷泵电路被配置为向至少所述第一栅极控制输出端子提供电压。


6.根据权利要求5所述的电路，其中所述开关驱动电路是第一开关驱动电路，所述电路还包括第二开关驱动电路，所述第二开关驱动电路被配置为：
从所述电荷泵电路接收电压；
向所述开关的所述栅极端子输出所述第一栅极控制输出。


7.根据权利要求1所述的电路，其中所述电路被配置为在所述集成电机发电机以发电机模式操作的同时调节所述集成电机发电机的输出电压。


8.根据权利要求7所述的电路，其中所述电路被配置为调节所述集成电机发电机的所述输出电压以对电池充电。


9.根据权利要求7所述的电路，其中所述电路被配置为通过控制所述开关的导通角来调节所述输出电压和输出电流。


10.根据权利要求9所述的电路，其中用于控制开关的所述导通角的定时被调节，使得当针对所述集成电机发电机的相电压接近电池电压时所述开关断开，使得所述相电压避免感应相反激电压。


11.根据权利要求9所述的电路，其中所述电路被配置为：
断开所述半桥电路高侧开关，并且断开半桥电路低侧开关；以及
通过控制所述开关的导通时间来调节所述集成电机发电机的所述输出电压。


12.根据权利要求1所述的电路，其中所述电路被配置为在所述集成电机发电机以电机模式操作的同时接通所述开关。

【专利技术属性】
技术研发人员：R·R·尤贾勒，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE