一种用于电动助力转向系统控制器的电机续流电路技术方案

本实用新型专利技术涉及电机控制电路技术领域，具体的讲是一种用于电动助力转向系统控制器的电机续流电路，VBAT端口分为三路，分别与场效应管Q1的漏电极、场效应管Q2的漏电极、场效应管Q2的漏电极相连，场效应管Q1的源极分为两路，分别与场效应管Q4的漏电极、场效应管Q7的漏电极相连，场效应管Q7的源极与三相电机的U相相连，场效应管Q7的门极与二极管D1的阴极相连，场效应管Q2的源极分为两路，分别与场效应管Q8的漏电极、场效应管Q5的漏电极相连。本实用新型专利技术提供的续流电路与现有的续流电路相比需要的二极管功率更小，这个二极管只是提供相分离场效应管打开时驱动电流，方案成本更低，电路更加简单，可靠性高，易于实现。

A motor continuous current circuit for electric power steering system controller

【技术实现步骤摘要】
一种用于电动助力转向系统控制器的电机续流电路
本技术涉及电机控制电路
，具体的讲是一种用于电动助力转向系统控制器的电机续流电路。
技术介绍
本技术主要针对于汽车电动助力转向系统的永磁同步电机续流电路，电动助力转向系统作为汽车的功能安全件，其控制器设计在传统的三相全桥电机控制电路的基础上添加了相分离电路用于在转向系统故障的时候切断电机的助力，也就是切断电机的三相电流，但是电机是一个大感性负载，在突然切断三相驱动电流时，电机线圈内部的电流不会突变，会在电机的三相上感应出很高的负电压或者正电压，这个感应出的反电动势在不做处理的情况下能够损坏转向控制器电路，损坏与电机三相连接的器件。最常用的续流电路就是在电机的三相上加对地或者对电源加三个快恢复二极管或者肖特基二极管，提供电机内电流的续流通道，但是在电动助力转向系统中电机三相上的电流i可以达到100多安培，二极管在续流时有0.3V~0.6V的压降△u，这样二极管就会承受P=△u*i=30~60W的功率，在这中情况下普通的二极管是无法承受这么大的功率的，超大功率的续流二极管的体积和价格也是汽车转向系统无法接受的，所以这种续流方式实现起来是比较困难的。除了二极管无源续流电路外，还有有源续流电路，通过场效应管开关来代替二极管和反馈控制电路来实现续流，这种方案实现起来也比较复杂，成本也是比较高的。本技术提出了一种新的续流方式，结合电动助力转向控制器的三相相分离场效应管，利用三个小功率的高速二极管，在突然切断三相电机电流的时候，利用电机反电动势产生的负压，使得相分离场效应管在短暂的打开一下，然后利用电机驱动三相全桥上下桥场效应管的体二极管形成续流回路。这种实现方式成本低，简单可靠，易于实现，适合于在电动助力转向控制器中使用。
技术实现思路
本技术突破了现有技术的难题，设计了一种用于电动助力转向系统控制器的电机续流电路，其特征在于：VBAT端口分为三路，分别与场效应管Q1的漏电极、场效应管Q2的漏电极、场效应管Q2的漏电极相连，场效应管Q1的源极分为两路，分别与场效应管Q4的漏电极、场效应管Q7的漏电极相连，场效应管Q7的源极与三相电机的U相相连，场效应管Q7的门极与二极管D1的阴极相连，场效应管Q2的源极分为两路，分别与场效应管Q8的漏电极、场效应管Q5的漏电极相连，场效应管Q8的门极与二极管D2相连，场效应管Q8的源极与三相电机的V相相连，场效应管Q3的源极分为两路，分别与场效应管Q6的漏电极、场效应管Q9的漏电极相连，场效应管Q9的门极与二极管D3相连，场效应管Q9的源极与三相电机的V相相连，场效应管Q4的源极、场效应管Q5的源极、场效应管Q6的源极汇总后接地，二极管D1的阳极、二极管D2的阳极、二极管D3的阳极汇总后接地；所述场效应管Q1~Q6的门极汇总后与外置的三相桥驱动芯片相连。所述二极管D1~D3的功率为0.3W左右。本技术提供的续流电路与现有的续流电路相比需要的二极管功率更小，这个二极管只是提供相分离场效应管打开时驱动电流，方案成本更低，电路更加简单，可靠性高，易于实现。附图说明图1为本技术的电路示意图。图2为本技术的续流电路U相电流流入电机时的工作示意图。图3为本技术的续流电路U相电流流出电机时的工作示意图。具体实施方式结合附图对本技术做进一步描述。参见图1，本技术设计了一种用于电动助力转向系统控制器的电机续流电路，VBAT端口与汽车12V电池相连后作为电路电源的输入端口分为三路，分别与场效应管Q1的漏电极、场效应管Q2的漏电极、场效应管Q2的漏电极相连，注意这里的12V电池电压是经过转向控制器上的电源滤波电路之后的电池电压，场效应管Q1的源极分为两路，分别与场效应管Q4的漏电极、场效应管Q7的漏电极相连，场效应管Q7的源极与三相电机的U相相连，场效应管Q7的门极与二极管D1的阴极相连，场效应管Q2的源极分为两路，分别与场效应管Q8的漏电极、场效应管Q5的漏电极相连，场效应管Q8的门极与二极管D2相连，场效应管Q8的源极与三相电机的V相相连，场效应管Q3的源极分为两路，分别与场效应管Q6的漏电极、场效应管Q9的漏电极相连，场效应管Q9的门极与二极管D3相连，场效应管Q9的源极与三相电机的V相相连，场效应管Q4的源极、场效应管Q5的源极、场效应管Q6的源极汇总后接地，二极管D1的阳极、二极管D2的阳极、二极管D3的阳极汇总后接地。所述场效应管Q1~Q6的门极汇总后与外置的三相桥驱动芯片（9）相连。本技术中二极管D1~D3的功率为0.3W左右，这三个二极管均放在相应的相分离场效应管的驱动端，提供场效应管打开的驱动电流，需要在电机负压产生时就打开相分离场效应管，使得续流通路形成，场效应管的驱动功率是比较小的，所以这三个二极管就能够选择功率较小的二极管。本电路在相分离场效应管、Q7、Q8、Q9的驱动极添加三个小功率高速二极管D1、D2、D3，如附图1所示。当电动助力转向系统突然发生故障，通过切断电机三相上的三个相分离开关Q7、Q8、Q9来断开电机助力，也就是切断电机驱动三相电流，由于电机是一个大电感负载，内部线圈上的电流不能突变，在相分离场效应管Q7、Q8、Q9断开后电机UVW端此时会产生很高的反向电动势，反向电动势为很高的负电压或者正电压，这与电机相上的电流此时的流向有关，下面以电机U相为例说明本技术电机续流电路的工作原理。如附图2所示，如果在相分离场效应管突然断开切断电机助力的时候，电机U相电流iu为流入电机的方向，那么这个电流将会在电机的U相上感应出很高的负电压，当这个负电压低于-4V左右之后，由于二极管D1的作用，相分离场效应管Q7的门极和源极之间就会有一个正电压产生，并且大于场效应管Q7的导通阈值电压，那么此时相分离场效应管Q7便会导通，U相续流通道形成，i续流电流从U相下桥场效应管的体二极管抽取，通过相分离场效应管Q7，流入电机，直至此电机U相电流在电机内部消耗完，在U相上产生的负压大于-4V，场效应管Q7自动关闭，从而避免过高的负压损坏三相桥开关和相分离开关。在这个过程中二极管D1中只流过了相分离场效应管Q7打开的驱动电流ig，这个驱动电流是很小的。如附图3所示，如果在相分离场效应管突然断开切断电机助力的时候，电机U相电流iu为流出电机的方向，那么此时电机的续流通道在本应用中自然存在，i续流电流从相分离场效应管Q7的体二极管在通过三项驱动桥的U相上桥场效应管的体二极管流入电池正极。V相和W相的续流过程和U相的续流过程类似。因此本技术可以采用功率极小的二极管控制场效应管的开关，从而达到电机续流的功效。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电动助力转向系统控制器的电机续流电路，其特征在于：VBAT端口分为三路，分别与场效应管Q1的漏电极、场效应管Q2的漏电极、场效应管Q2的漏电极相连，场效应管Q1的源极分为两路，分别与场效应管Q4的漏电极、场效应管Q7的漏电极相连，场效应管Q7的源极与三相电机的U相相连，场效应管Q7的门极与二极管D1的阴极相连，场效应管Q2的源极分为两路，分别与场效应管Q8的漏电极、场效应管Q5的漏电极相连，场效应管Q8的门极与二极管D2相连，场效应管Q8的源极与三相电机的V相相连，场效应管Q3的源极分为两路，分别与场效应管Q6的漏电极、场效应管Q9的漏电极相连，场效应管Q9的门极与二极管D3相连，场效应管Q9的源极与三相电机的V相相连，场效应管Q4的源极、场效应管Q5的源极、场效应管Q6的源极汇总后接地，二极管D1的阳极、二极管D2的阳极、二极管D3的阳极汇总后接地。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于电动助力转向系统控制器的电机续流电路，其特征在于：VBAT端口分为三路，分别与场效应管Q1的漏电极、场效应管Q2的漏电极、场效应管Q2的漏电极相连，场效应管Q1的源极分为两路，分别与场效应管Q4的漏电极、场效应管Q7的漏电极相连，场效应管Q7的源极与三相电机的U相相连，场效应管Q7的门极与二极管D1的阴极相连，场效应管Q2的源极分为两路，分别与场效应管Q8的漏电极、场效应管Q5的漏电极相连，场效应管Q8的门极与二极管D2相连，场效应管Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴夏青，张彤蕾，景彩云，龚德林，查义炜，孙瑞，
申请(专利权)人：博世华域转向系统有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31