用于電機(jī)的控制單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于電機(jī)的控制單元。所述控制單元具有處理單元和與所述處理單元連接的功率輸出級(jí)。所述功率輸出級(jí)與用于所述電機(jī)的定子的定子線圈的控制單元的輸出端連接。將所述處理單元構(gòu)造為給所述功率輸出級(jí)通電，以產(chǎn)生定子場、尤其是旋轉(zhuǎn)場。所述控制單元包括與功率輸出級(jí)連接的電蓄能器，特別是中間電路電容裝置或蓄電池。依據(jù)本發(fā)明，所述控制單元具有用于控制信號(hào)、特別是溫度信號(hào)的輸入端。所述處理單元優(yōu)選地被構(gòu)造為根據(jù)所述溫度信號(hào)如此控制所述功率輸出級(jí)，以使得能夠通過由所述功率輸出級(jí)產(chǎn)生的通電模式加熱所述蓄能器。所述通電模式相應(yīng)于如下定子場，該定子場能夠不產(chǎn)生所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子的有效的扭矩或轉(zhuǎn)動(dòng)、特別是周轉(zhuǎn)。
【專利說明】用于電機(jī)的控制單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電機(jī)的控制單元。所述控制單元具有處理單元和與所述處理單元連接的功率輸出級(jí)。所述功率輸出級(jí)與用于所述電機(jī)的定子的定子線圈的控制單元的輸出端連接。將所述處理單元構(gòu)造為給所述功率輸出級(jí)通電，以產(chǎn)生定子場、特別是旋轉(zhuǎn)場。所述控制單元包括與功率輸出級(jí)連接的電蓄能器，特別是中間電路電容裝置或蓄電池。
【背景技術(shù)】
[0002]在車輛特別是電動(dòng)或混合動(dòng)力車輛中由具有功率輸出級(jí)的控制單元在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中給電機(jī)通電，從而電機(jī)能夠產(chǎn)生用于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子并因此用于驅(qū)動(dòng)車輛的旋轉(zhuǎn)磁場。在冷的溫度例如在-40和-10攝氏度之間的環(huán)境溫度下存在的問題在于，相比于在高的溫度下的功率輸出，功率輸出級(jí)的功率輸出在前述的低溫范圍中被減小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]依據(jù)本發(fā)明，本文開始所述類型的控制單元具有用于控制信號(hào)、特別是溫度信號(hào)的輸入端。所述處理單元優(yōu)選地被構(gòu)造為根據(jù)所述溫度信號(hào)如此控制所述功率輸出級(jí)，使得能夠通過由所述功率輸出級(jí)產(chǎn)生的通電模式加熱所述蓄能器。優(yōu)選地，所述通電模式相應(yīng)于如下定子場，所述定子場能夠不產(chǎn)生所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子的有效的扭矩或轉(zhuǎn)動(dòng)、特別是周轉(zhuǎn)。
[0004]同樣已知的是，功率輸出特別是依賴于中間電路電容裝置的內(nèi)部串聯(lián)電阻，其在小于負(fù)十度的低溫下采用如此大的值，即基于在串聯(lián)電阻上的電壓降產(chǎn)生電壓峰值，其能夠破壞功率輸出級(jí)或功率輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)單元。
[0005]因此，能夠有利地通過所述通電模式加熱蓄能器特別是控制單元的中間電路電容裝置，而連接到功率輸出級(jí)的電機(jī)不能夠產(chǎn)生扭矩。因此，進(jìn)行的電機(jī)的控制能夠例如在起動(dòng)車輛特別是電動(dòng)或混合動(dòng)力車輛之前進(jìn)行。如果中間電路電容裝置已經(jīng)達(dá)到了預(yù)定的溫度例如大于負(fù)十?dāng)z氏度的溫度，這例如能夠借助于一個(gè)穩(wěn)定傳感器來獲得，因此，能夠通過用于發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的處理單元來產(chǎn)生用于控制功率輸出級(jí)的通電模式或控制模式，這相比于根據(jù)用于低溫的溫度信號(hào)的控制模式引起了中間電路電容裝置的更小的加熱。
[0006]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，所述處理單元被構(gòu)造為根據(jù)所述溫度信號(hào)如此控制所述功率輸出級(jí)，以使得由所述功率輸出級(jí)產(chǎn)生的通電模式相應(yīng)于靜止的場。該靜止的定子場優(yōu)選是電機(jī)的定子的靜止的定子磁場。通過該靜止的定子場特別是磁場能夠有利地不使轉(zhuǎn)子處于轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，通過定子線圈的通電給中間電路電容裝置施加電流，這有利地加熱中間電路電容裝置
[0007]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，所述處理單元被構(gòu)造為根據(jù)所述溫度信號(hào)如此控制所述功率輸出級(jí)，使得由所述功率輸出級(jí)產(chǎn)生的通電模式相應(yīng)于具有旋轉(zhuǎn)和交變頻率的場，所述轉(zhuǎn)子基于其質(zhì)量慣性能夠不遵循所述旋轉(zhuǎn)和交變頻率。
[0008]例如所述旋轉(zhuǎn)頻率一一所述轉(zhuǎn)子基于其質(zhì)量慣性能夠不遵循所述旋轉(zhuǎn)頻率——僅僅相應(yīng)于轉(zhuǎn)子或場旋轉(zhuǎn)的預(yù)定的旋轉(zhuǎn)方向。所述旋轉(zhuǎn)頻率能夠例如按照經(jīng)驗(yàn)根據(jù)質(zhì)量慣性獲取。
[0009]在另一實(shí)施形式中，所述具有交變頻率的場——所述轉(zhuǎn)子基于其質(zhì)量慣性能夠不遵循所述交變頻率——相應(yīng)于一個(gè)旋轉(zhuǎn)場，其具有至少一個(gè)周期的旋轉(zhuǎn)方向換向。例如所述場一所述轉(zhuǎn)子能夠不遵循所述場一對(duì)于周期的一個(gè)第一半波相應(yīng)于90°的轉(zhuǎn)動(dòng)或場旋轉(zhuǎn)，對(duì)于一個(gè)第二半波所述場相應(yīng)于沿一個(gè)與往移動(dòng)相反的方向旋轉(zhuǎn)90°的復(fù)移動(dòng)的場。
[0010]在一個(gè)有利的實(shí)施形式中，通電模式相應(yīng)于轉(zhuǎn)子的快速的特別是振蕩的往復(fù)移動(dòng)。那么，所述轉(zhuǎn)子有利地能夠不發(fā)出用于驅(qū)動(dòng)車輛的有效的扭矩到轉(zhuǎn)子軸。通過功率輸出級(jí)對(duì)電機(jī)的通電然而引起了中間電路電容裝置的負(fù)載，這導(dǎo)致其內(nèi)部加熱，因?yàn)樵谥虚g電路電容裝置的一個(gè)串聯(lián)電阻上具有一個(gè)電壓，從而在該串聯(lián)電阻中產(chǎn)生加熱中間電路電容裝置的有效功率。
[0011]所述轉(zhuǎn)子能夠如此有利地——也就是如果車輛在緩慢行駛中——不通過輕微支持的力矩被驅(qū)動(dòng)，因?yàn)橥娔Ｊ较鄳?yīng)于一個(gè)往復(fù)移動(dòng)。
[0012]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，由功率輸出級(jí)產(chǎn)生的通電模式相應(yīng)于具有周期的往復(fù)移動(dòng)的場，其中所述往復(fù)移動(dòng)僅僅相應(yīng)于一個(gè)部分的旋轉(zhuǎn)、特別是轉(zhuǎn)子或場旋轉(zhuǎn)，并且轉(zhuǎn)子能夠基于其質(zhì)量慣性能夠不遵循所述往復(fù)移動(dòng)。該部分的旋轉(zhuǎn)優(yōu)選相應(yīng)于< 90°的轉(zhuǎn)子角，進(jìn)一步優(yōu)選小于10°，特別優(yōu)選地小于5°。
[0013]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，所述控制單元具有與所述蓄能器特別是導(dǎo)熱連接的溫度傳感器，所述溫度傳感器構(gòu)造和設(shè)置為，獲得所述中間電路電容裝置的溫度并且產(chǎn)生相應(yīng)于所述溫度的溫度信號(hào)。所述處理單元優(yōu)選構(gòu)造為根據(jù)所述溫度信號(hào)將功率輸出級(jí)轉(zhuǎn)變到一種運(yùn)行中，在該運(yùn)行中在中間電路電容裝置中產(chǎn)生相比于在通過所述溫度信號(hào)表示的更低的溫度下更少的熱量。
[0014]例如通過依賴于溫度的電阻形成所述溫度傳感器，其與中間電路電容裝置特別是中間電路電容裝置的殼體連接。所述處理單元優(yōu)選與所述溫度傳感器連接并且具有一個(gè)用于溫度信號(hào)的輸入端。通過溫度傳感器能夠連同處理單元一起有利地形成一個(gè)調(diào)節(jié)器，從而借助于電機(jī)的上述的帶有損耗的控制能夠有利地將中間電路電容裝置的溫度保持在一個(gè)預(yù)定的溫度間隔中。
[0015]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，控制單元具有一個(gè)與蓄能器特別是電連接的溫度傳感器，所述溫度傳感器被構(gòu)造為獲得在所述蓄能器上下降的電壓的暫態(tài)電壓并且根據(jù)所述暫態(tài)電壓的電壓產(chǎn)生所述溫度信號(hào)。溫度傳感器優(yōu)選與蓄能器特別是中間電路電容裝置的電連接端連接。借助于如此構(gòu)成的溫度傳感器能夠有利地獲得中間電路電容裝置的溫度，而不必一個(gè)獨(dú)立的溫度傳感器與中間電路電容裝置的殼體連接或者連接在中間電路電容裝置的殼體的附近。
[0016]更確切地說，認(rèn)識(shí)到的是，在低的溫度下在中間電路電容裝置的串聯(lián)電阻上下降的電壓能夠?qū)е萝囕v的在中間電路中或在車載電氣系統(tǒng)中上述的暫態(tài)電壓。借助于如此構(gòu)造的溫度傳感器有利地根據(jù)暫態(tài)電壓并因此有利地直接根據(jù)中間電路電容裝置的串聯(lián)電阻的不期望的效果獲得中間電路電容裝置的溫度。
[0017]此外優(yōu)選地，將所述控制單元構(gòu)造為根據(jù)所述暫態(tài)電壓如此調(diào)節(jié)所述通電模式，以使得保持或不超過所述暫態(tài)電壓的一個(gè)預(yù)定的峰值或平均值。
[0018]上述的具有能夠獲取暫態(tài)電壓的溫度傳感器的調(diào)節(jié)有利地不是根據(jù)中間電路電容裝置的絕對(duì)溫度而是有利地根據(jù)中間電路電容裝置的溫度的不期望的效果來調(diào)節(jié)中間電路電容裝置的溫度。因此有利地，根據(jù)中間電路電容裝置的溫度或絕對(duì)溫度的中間電路電容裝置的實(shí)際的串聯(lián)電阻的關(guān)系不需要是已知的，因?yàn)橛糜跍囟忍岣叩恼{(diào)節(jié)運(yùn)行能夠如此長地進(jìn)行，直至不期望的效果亦即暫態(tài)電壓已經(jīng)超過一個(gè)預(yù)定的值。所述暫態(tài)電壓一其在超過一個(gè)預(yù)定的值時(shí)能夠產(chǎn)生在車載電氣系統(tǒng)中的損害——被因此有利地保持在一個(gè)無損害的低電壓值上，并且也用作用于調(diào)節(jié)通電模式特別是脈寬調(diào)制模式的調(diào)節(jié)參數(shù)，該通電模式對(duì)在中間電路電容裝置中產(chǎn)生的熱量具有影響。
[0019]本發(fā)明還涉及一種具有上述類型的控制單元的電機(jī)。所述控制單元的輸出端優(yōu)選與定子特別是定子的定子線圈連接。所述電機(jī)也具有特別是永磁地構(gòu)造的轉(zhuǎn)子。
[0020]本發(fā)明也涉及一種用于加熱電機(jī)的中間電路電容裝置的方法。
[0021]所述電機(jī)具有定子和轉(zhuǎn)子和與所述定子連接的具有功率輸出級(jí)的控制單元。
[0022]優(yōu)選地在所述方法中控制用于所述定子的通電和用于產(chǎn)生磁性的定子場的功率輸出級(jí)。
[0023]此外優(yōu)選地，至少間接地獲得與所述功率輸出級(jí)連接的中間電路電容裝置的溫度并且產(chǎn)生表示所述溫度的溫度信號(hào)。此外優(yōu)選地，根據(jù)所述溫度信號(hào)如此控制所述功率輸出級(jí)，以使得所述轉(zhuǎn)子根據(jù)所述定子磁場能夠不產(chǎn)生扭矩。
[0024]優(yōu)選地在所述方法中，其中所述場表示靜止的場矢量、特別是磁場矢量。
[0025]優(yōu)選地，所述場具有——特別是如此快速的——旋轉(zhuǎn)或交變頻率，所述轉(zhuǎn)子基于其慣性能夠不遵循所述旋轉(zhuǎn)或交變頻率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]現(xiàn)在下文中根據(jù)附圖和另外的實(shí)施例描述本發(fā)明。另外的優(yōu)選的實(shí)施形式產(chǎn)生于從屬權(quán)利要求的特征和附圖的特征。
[0027]圖1示意地示出了具有中間電路電容裝置和至少一個(gè)溫度傳感器的電機(jī)的一個(gè)實(shí)施例，其中溫度傳感器構(gòu)造為，根據(jù)車載電氣系統(tǒng)電壓的暫態(tài)電壓獲得中間電路電容裝置的溫度；
[0028]圖2示出了用于一個(gè)溫度傳感器的電路裝置的實(shí)施例，該溫度傳感器通過一個(gè)用于獲取暫態(tài)電壓的峰值電壓傳感器形成并且構(gòu)造為間接地根據(jù)暫態(tài)電壓獲得中間電路電容裝置的溫度；
[0029]圖3示出了具有由在圖1中示出的電機(jī)的處理單元產(chǎn)生的控制模式的圖以及根據(jù)所述控制模式產(chǎn)生的電流和暫態(tài)電壓；
[0030]圖4示出了具有由在圖1中示出的電機(jī)的處理單元產(chǎn)生的控制模式的圖以及根據(jù)所述控制模式產(chǎn)生的電流和暫態(tài)電壓，其相比于圖3的控制模式以其他的具有用于控制晶體管半橋的脈沖的更小的脈寬的控制模式被產(chǎn)生；
[0031]圖5示出了具有由在圖1中示出的電機(jī)的處理單元產(chǎn)生的控制模式的圖以及根據(jù)所述控制模式產(chǎn)生的電流和暫態(tài)電壓，其中控制信號(hào)的控制頻率相比于圖1的控制模式為
其一半?！揪唧w實(shí)施方式】
[0032]圖1示意地示出了一個(gè)電機(jī)I的實(shí)施例。所述電機(jī)I具有定子3和轉(zhuǎn)子5。定子3在該實(shí)施例中包括五個(gè)定子線圈，亦即定子線圈6、7、8、9和10。定子3的這些定子線圈在該實(shí)施例中相互星形連接。定子3的這些定子線圈在另外的實(shí)施形式中也能夠相互五邊形地連接。電機(jī)I也具有一個(gè)功率輸出級(jí)14。功率輸出級(jí)14在輸出經(jīng)由電機(jī)I的一個(gè)控制單元2的輸出端12與定子3并且在那兒與定子線圈連接。
[0033]輸出端12在該實(shí)施例中對(duì)于定子3的每個(gè)定子線圈具有一個(gè)連接端。輸出端12在該實(shí)施例中具有用于定子線圈6的輸出端30、用于定子線圈10的輸出端31、用于定子線圈9的輸出端32、用于定子線圈8的輸出端33和用于定子線圈7的輸出端34?？刂茊卧?在該實(shí)施例中與定子3連接，從而相應(yīng)的連接端與相應(yīng)的定子線圈連接。
[0034]功率輸出級(jí)14構(gòu)造為，經(jīng)由輸出端12給定子3的定子線圈通電用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。為此功率輸出級(jí)14與用于車載電氣系統(tǒng)電壓的連接端15連接。功率輸出級(jí)14也與接地連接端35連接。功率輸出級(jí)14在輸入側(cè)通過一個(gè)——多通道的——連接37與一個(gè)處理單元16連接。處理單元16構(gòu)造為，用于產(chǎn)生用于控制功率輸出級(jí)14的半導(dǎo)體開關(guān)一在該實(shí)施例中場效應(yīng)晶體管作為功率輸出級(jí)14的半導(dǎo)體開關(guān)一的控制連接端的控制信號(hào)并且將該控制信號(hào)經(jīng)由連接37發(fā)送到用于控制半導(dǎo)體開關(guān)的功率輸出級(jí)14。處理單元16能夠借助于產(chǎn)生相應(yīng)的控制模式來控制功率輸出級(jí)14,以產(chǎn)生定子場。該定子場能夠在電機(jī)I作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的情況下是旋轉(zhuǎn)場。處理單元16能夠根據(jù)在一個(gè)輸入端50接收的溫度信號(hào)45產(chǎn)生控制模式,其相應(yīng)于一個(gè)靜止的磁場,從而轉(zhuǎn)子5根據(jù)所述靜止的磁場不能夠被處于轉(zhuǎn)動(dòng)。在該控制運(yùn)行期間在定子3中將電功率轉(zhuǎn)換到定子線圈中，從而一個(gè)與功率輸出級(jí)14連接的中間電路電容裝置20能夠被加載并且通過電負(fù)載被加熱。
[0035]電機(jī)I的中間電路電容裝置20與具有用于車載電氣系統(tǒng)電壓的連接端15的連接端連接，并且與具有接地連接端35的另一連接端連接。
[0036]在該實(shí)施例中，處理單元16為了產(chǎn)生前述的控制模式具有一個(gè)脈寬調(diào)制器17。脈寬調(diào)制器17被構(gòu)造為，對(duì)于定子3的定子線圈中的每個(gè)產(chǎn)生脈寬調(diào)制的周期的矩形信號(hào)，其中用于定子線圈的矩形信號(hào)相互間處于預(yù)定的相位關(guān)系。所述矩形信號(hào)、特別是其相位關(guān)系——其根據(jù)在輸入端50獲得的溫度信號(hào)相互移動(dòng)——因此作用于轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)子5的靜止，而定子3的定子線圈被通電。
[0037]電機(jī)I的控制單元2在該實(shí)施例中也具有一個(gè)溫度傳感器18，其與中間電路電容裝置20特別是中間電路電容裝置20的殼體連接。溫度傳感器18在輸出側(cè)經(jīng)由一個(gè)連接線39與處理單元16連接。溫度傳感器18構(gòu)造為獲得中間電路電容裝置20的溫度并且產(chǎn)生相應(yīng)于所述溫度的溫度信號(hào)并且將該溫度信號(hào)在輸出側(cè)通過連接線39發(fā)送到處理單元
16。溫度傳感器18例如是一個(gè)依賴于溫度的電阻。控制單元2在該實(shí)施例中也——獨(dú)立于溫度傳感器18或附加于溫度傳感器18—具有一個(gè)溫度傳感器24。溫度傳感器24在輸入側(cè)與一個(gè)連接端15連接并且構(gòu)造為獲得運(yùn)行電壓、在該實(shí)施例中為車載電氣系統(tǒng)電壓的暫態(tài)電壓45。所述運(yùn)行電壓在該實(shí)施例中也存在于中間電路電容裝置20上，其在該實(shí)施例中形成控制單元的上述的蓄能器。
[0038]溫度傳感器24在輸入側(cè)經(jīng)由一個(gè)連接線41與用于車載電氣系統(tǒng)電壓的連接端15連接并且通過該連接端接收暫態(tài)電壓45。
[0039]為此溫度傳感器24具有一個(gè)峰值鎖定環(huán)節(jié)28，其在輸出側(cè)與一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器26連接。模數(shù)轉(zhuǎn)換器26在輸出側(cè)經(jīng)由一個(gè)連接線43與處理單元16的輸入端50連接。
[0040]溫度傳感器18和24能夠共同地或相互獨(dú)立地在控制單元2中實(shí)現(xiàn)。
[0041]處理單元16例如通過微處理器、微控制器、FPGA(FPGA =現(xiàn)場可編程門陣列)或ASIC(ASIC =專用集成電路)形成。
[0042]由處理單元16、特別是由脈寬調(diào)制器17產(chǎn)生的控制信號(hào)例如在隨后的圖3至5中示出。
[0043]圖2示出了用于圖1中已經(jīng)示出的溫度傳感器24的一個(gè)實(shí)施例。所示出的是模數(shù)轉(zhuǎn)換器26，其在輸出側(cè)上與輸入端50連接并且在輸入側(cè)上與峰值鎖定環(huán)節(jié)28的輸出端55連接。峰值鎖定環(huán)節(jié)28在輸入側(cè)與連接端15連接。
[0044]峰值鎖定環(huán)節(jié)28構(gòu)造為，獲得在連接端15上存在的運(yùn)行電壓并且獲取運(yùn)行電壓的峰值并且在輸出側(cè)在輸出端55上輸出峰值。峰值鎖定環(huán)節(jié)28在該實(shí)施例中具有一個(gè)與連接端15連接的二極管54，其經(jīng)由電阻53與串聯(lián)連接。
[0045]峰值鎖定環(huán)節(jié)28也具有一個(gè)存儲(chǔ)電容裝置52，其與一個(gè)具有輸出端55的連接端和另一具有接地連接端35的連接端連接。另一輸出電阻51與電容裝置52并聯(lián)連接。
[0046]在輸出電阻51上下降的電壓——關(guān)于接地連接端35——能夠由模數(shù)轉(zhuǎn)換器26在輸入側(cè)上接收并且進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0047]二極管54在峰值鎖定環(huán)節(jié)28中用作整流二極管。電阻53和51共同形成一個(gè)分壓器。輸出電阻51如此構(gòu)造為高阻的，以使得由電容裝置52存儲(chǔ)的電壓等于車載電氣系統(tǒng)電壓的在輸入側(cè)接收的峰值減去在二極管54和在電阻53上下降的電壓。輸出電阻51的電阻值特別是相比于電阻53的電阻值更大地選擇，從而能夠引起電容裝置52的緩慢的放電。
[0048]圖3根據(jù)一個(gè)圖示出了前述的由脈寬調(diào)制器17產(chǎn)生的控制信號(hào)特別是相應(yīng)于矩形信號(hào)的由在圖1中的功率輸出級(jí)14產(chǎn)生的電壓脈沖、在定子3的定子線圈中相應(yīng)于所述電壓脈沖的電流、在圖1中示出的控制單元2的中間電路電容裝置20中的相應(yīng)的電流走向以及車載電氣系統(tǒng)電壓的暫態(tài)電壓。示出的電壓走向在此表示通過電壓走向表示的控制模式，其用于產(chǎn)生用于控制圖1中的功率輸出級(jí)14的晶體管半橋的控制信號(hào)。在電壓走向中的正脈沖相應(yīng)于晶體管半橋的高側(cè)晶體管的控制而在在電壓走向中的負(fù)脈沖相應(yīng)于晶體管半橋的低側(cè)晶體管的控制。所述晶體管半橋在此配屬給定子線圈并且在輸出側(cè)與之連接。
[0049]示出的有，定子線圈6的電壓走向60、定子線圈7的電壓走向61、定子線圈8的電壓走向62、定子線圈9的電壓走向63以及定子線圈10的電壓走向64。在該半個(gè)周期中，定子線圈6、7、8的低側(cè)晶體管在此被共同的接通，與之相對(duì)地定子線圈9和10的低側(cè)晶體管被切斷。在隨后的半個(gè)周期期間，定子線圈6、7、8的低側(cè)晶體管被切斷，與之相對(duì)地定子線圈9和10的低側(cè)晶體管被接通。
[0050]在定子線圈的曲線65、66、67、68和69中示出相應(yīng)于上述的控制模式的電流，其各具有三角形的走向。定子線圈6的電流走向65、定子線圈7的電流走向66以及定子線圈8的電流走向67、共同地位于在一個(gè)相位中。對(duì)于該相位，其他的定子線圈的電流亦即定子線圈9的定子線圈電流68和定子線圈10的定子線圈電流69相位錯(cuò)開180°。
[0051]示出的也有流過在圖1中的中間電路電容裝置20的電流的電流走向70。通過中間電路電容裝置的電流因此周期地跳躍的升高并且指數(shù)地下降。由此在連接端15上造成了車載電氣系統(tǒng)電壓的電壓波動(dòng)性，其通過電壓走向71示出。車載電氣系統(tǒng)電壓在此在35和90伏特之間擺動(dòng)。中間電路電容裝置的電流在此在負(fù)20安培與正110安培之間變化。中間電路電容裝置電流的電流走向70和車載電氣系統(tǒng)電壓的電壓走向71在此相應(yīng)于負(fù)40°的環(huán)境溫度。在圖1中的中間電路電容裝置20在此同樣具有負(fù)40°的溫度。示出的也有在溫度傳感器24的輸入端50上產(chǎn)生的峰值電壓值，其由電壓走向72表示。峰值電壓值能夠作為與車載電氣系統(tǒng)電壓的通過電壓走向77表示的平均值的差一例如通過處理單元16——獲取。在此圖1中的溫度傳感器24、特別是峰值鎖定環(huán)節(jié)28能夠構(gòu)造為用于獲得車載電氣系統(tǒng)電壓的平均值。該平均值能夠例如借助于峰值鎖定環(huán)節(jié)28的一個(gè)附加的R-C環(huán)節(jié)獲得。該R-C環(huán)節(jié)具有一個(gè)電阻和一個(gè)與所述電阻串聯(lián)連接的電容裝置，其中在所述電容器上存在的電壓形成表示所述平均值的輸出電壓。
[0052]示出的也有在負(fù)10°的環(huán)境溫度下的中間電路電容裝置電流的電流走向73和車載電氣系統(tǒng)電壓的電壓走向74。通過電流走向73表示的中間電路電容裝置電流在此在負(fù)40安培與正90安培之間擺動(dòng)。相電流的電流走向的造成的平均值是零，從而發(fā)出的扭矩是零。中間電路電容裝置電流的有效值然而在本實(shí)施例中為25安培。通過電壓走向74表示的車載電氣系統(tǒng)電壓的暫態(tài)電壓在此根據(jù)中間電路電容裝置電流走向73在39伏特與52伏特之間擺動(dòng)。由溫度傳感器24產(chǎn)生的、獲取的峰值電壓值通過電壓走向75示出。所述獲取的峰值電壓值與實(shí)際的峰值電壓值的差由在圖2中給出的電路裝置的慣性產(chǎn)生。電壓走向74的平均值示出了電壓走向78。
[0053]圖4示出了一個(gè)由處理單元16特別是由脈寬調(diào)制器17產(chǎn)生的用于在定子3的定子線圈中的電流的控制模式的變型，其中如此產(chǎn)生的控制模式相應(yīng)于靜止的轉(zhuǎn)子磁場。在圖1中示出的電機(jī)I的轉(zhuǎn)子5能夠由此不處于轉(zhuǎn)動(dòng)中。示出的有用于控制用于定子線圈6的低側(cè)晶體管的電壓走向60、用于定子線圈7的低側(cè)晶體管的電壓走向61、用于定子線圈8的低側(cè)晶體管的電壓走向62、用于定子線圈9的低側(cè)晶體管的電壓走向63以及用于定子線圈10的低側(cè)晶體管的電壓走向64。示出的也有定子線圈6的高側(cè)晶體管的電壓走向76、定子線圈7的高側(cè)晶體管的電壓走向77、定子線圈8的高側(cè)晶體管的電壓走向78、定子線圈9的高側(cè)晶體管的電壓走向79、定子線圈10的高側(cè)晶體管的電壓走向80。
[0054]以在圖4中的圖示出的控制模式在用于圖1中的定子3的定子線圈的控制信號(hào)的相位關(guān)系方面相應(yīng)于如已經(jīng)在圖3中所示出的那個(gè)，具有的區(qū)別在于，高側(cè)晶體管在接通的狀態(tài)期間僅僅半個(gè)周期的一半、亦即在一個(gè)整周期的四分之一期間被接通。
[0055]在圖1中示出的處理單元16構(gòu)造為，根據(jù)在輸入側(cè)接收的溫度信號(hào)改變、特別是在半周期的50%與100%之間調(diào)節(jié)控制信號(hào)的高側(cè)部分，該溫度信號(hào)表示中間電路電容裝置的溫度。通過100%的調(diào)節(jié)根據(jù)圖4的控制模式過渡到根據(jù)圖3的控制模式。
[0056]在脈沖的控制的半周期期間高側(cè)晶體管的接通時(shí)間間隔的縮短引起了通過定子線圈的電流的限制，并且因此也引起了通過中間電路電容裝置的電流的限制，該電流通過在圖4中的曲線走向70表示。
[0057]定子線圈電流的電流走向65、66、67、68和69各根據(jù)通過前述的電壓走向相應(yīng)的控制模式具有受限制的平坦化的峰值。通過在圖4中示出的曲線70表示的通過中間電路電容裝置的電流在負(fù)35與正43安培之間擺動(dòng)。借助于高側(cè)晶體管的如此構(gòu)造的脈寬調(diào)制的控制能夠根據(jù)溫度信號(hào)通過處理單元調(diào)節(jié)通過中間電路電容裝置的電流。
[0058]通過圖4中的電壓走向71表示的車載電氣系統(tǒng)電壓的暫態(tài)電壓在此在41.3伏特與49伏特之間擺動(dòng)。示出的也有通過電壓走向72表示的、車載電氣系統(tǒng)電壓的有圖1中的溫度傳感器24獲得的峰值。
[0059]與在圖4中示出的所不同的，中間電路電容裝置的電流的調(diào)節(jié)也能夠通過由在圖3中的電壓走向60和61表示的控制模式相比于用于其它的定子線圈的控制模式的——通過圖1中的處理單元16控制的——相位移動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
[0060]這引起了中間電路電流的調(diào)節(jié)直至所有定子線圈的同時(shí)接通或切斷，其中沒有扭矩產(chǎn)生但是也沒有中間電路電流流動(dòng)。
[0061]圖5示出了控制信號(hào)的一個(gè)變型，該控制信號(hào)由處理單元16產(chǎn)生并且通過用于圖1中的電機(jī)I的定子3的定子線圈6、7、8、9和10的前述的高側(cè)和低側(cè)晶體管的電壓走向表
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[0062]具有與在圖4中相同的附圖標(biāo)記的電壓走向在此相應(yīng)于相應(yīng)的高側(cè)晶體管或低側(cè)晶體管的電壓走向。
[0063]處理單元16構(gòu)造為改變特別是借助于脈寬調(diào)制器17脈寬調(diào)制的控制信號(hào)的控制頻率。圖5示出了控制信號(hào)，其相比于在圖3中的控制信號(hào)具有半頻率。控制信號(hào)的頻率減半引起了定子線圈電流的上升，其通過定子線圈電流65、66、67、68和69的曲線示出，它們相比于在根據(jù)圖3的控制中定子線圈電流具有各一個(gè)兩倍的峰值。通過在圖5中通過電流走向70表示的、通過中間電路電容裝置的電流在此在60安培與240安培之間擺動(dòng)，有效值為70安培。定子線圈電流的電流走向的引起的平均值是零，從而發(fā)出的扭矩為零。通過電壓走向71表示的運(yùn)行電壓的暫態(tài)電壓在此在36伏特與62伏特之間擺動(dòng)。
[0064]在圖1中的處理單元16例如構(gòu)造為，根據(jù)在中間電路電容裝置上下降的電壓的暫態(tài)電壓改變脈沖調(diào)制控制的頻率。例如在此能夠不超過暫態(tài)電壓的預(yù)定的峰值。相應(yīng)地產(chǎn)生用于一個(gè)控制頻率的下界值，其相應(yīng)于暫態(tài)電壓的峰值電壓的最大值。借助于一個(gè)如此限制的調(diào)節(jié)能夠有利地借助于在圖1中的處理單元16阻止在調(diào)節(jié)過程期間暫態(tài)電壓的高的升高，從而通過暫態(tài)電壓的峰值不能夠破壞控制元件或電機(jī)I的電子構(gòu)件。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電機(jī)(I)的控制單元(2)，具有處理單元(16)和與所述處理單元(16)連接的功率輸出級(jí)(14)，其中，所述功率輸出級(jí)(14)與用于所述電機(jī)⑴的定子(10)的定子線圈(6、7、8、9、10)的輸出端(12)連接，并且將所述處理單元(16)構(gòu)造為給所述功率輸出級(jí)(14)通電，以產(chǎn)生定子場、尤其是旋轉(zhuǎn)場，并且所述控制單元包括與功率輸出級(jí)連接的電蓄能器，其特征在于，所述控制單元(2)具有用于溫度信號(hào)(45)的輸入端(50)，并且所述處理單元(16)被構(gòu)造為根據(jù)所述溫度信號(hào)(45)如此控制所述功率輸出級(jí)，以使得能夠通過由所述功率輸出級(jí)(12)產(chǎn)生的通電模式(65、66、67、68、69、70)加熱所述蓄能器并且所述通電模式(65、66、67、68、69、70)相應(yīng)于如下場,所述場能夠不產(chǎn)生所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子(5)的周轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制單元(2)，其特征在于，所述處理單元被構(gòu)造為根據(jù)所述溫度信號(hào)(45)如此控制所述功率輸出級(jí)，以使得由所述功率輸出級(jí)產(chǎn)生的通電模式相應(yīng)于靜止的定子場。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制單元(2)，其特征在于，由所述功率輸出級(jí)(12)產(chǎn)生的通電模式相應(yīng)于具有周期的往復(fù)移動(dòng)的場，其中往和/或復(fù)移動(dòng)不相應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子(5)的完全的旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的控制單元(2)，其特征在于，所述控制單元(2)具有與所述蓄能器連接的溫度傳感器(18、24)，所述溫度傳感器被構(gòu)造和設(shè)置為獲得所述蓄能器(20)的溫度并且產(chǎn)生相應(yīng)于所述溫度的溫度信號(hào)(45)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制單元(2)，其特征在于，所述溫度傳感器(24)被構(gòu)造為獲得在所述蓄能器上下降的電壓的暫態(tài)電壓(74)并且根據(jù)所述暫態(tài)電壓(74)的電壓產(chǎn)生所述溫度信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制單元(2)，其特征在于，所述控制單元(2)被構(gòu)造為根據(jù)所述暫態(tài)電壓(71、74)如此調(diào)節(jié)所述通電模式，以使得保持或不超過所述暫態(tài)電壓(71、74)的一個(gè)預(yù)定的峰值(72、75)。`
7.一種具有根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的控制單元(2)的電機(jī)(1)，其中，所述電機(jī)(I)具有轉(zhuǎn)子(5)和與所述輸出端(12)連接的定子(3)，其特征在于，所述處理單元(16)被構(gòu)造為根據(jù)所述溫度信號(hào)(45)如此控制所述功率輸出級(jí)(14)，以使得由所述功率輸出級(jí)(14)產(chǎn)生的通電模式(65、66、67、68、69、70)相應(yīng)于具有旋轉(zhuǎn)和交變頻率的場，所述轉(zhuǎn)子(5)基于其質(zhì)量慣性能夠不遵循所述旋轉(zhuǎn)和交變頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電機(jī)(I)，其特征在于，由所述功率輸出級(jí)(14)產(chǎn)生的通電模式相應(yīng)于具有旋轉(zhuǎn)和交變頻率的場，所述轉(zhuǎn)子(5)基于其質(zhì)量慣性能夠不遵循所述旋轉(zhuǎn)和交變頻率，其中，所述場具有至少一個(gè)周期的旋轉(zhuǎn)方向換向。
9.一種用于加熱具有定子(3)和轉(zhuǎn)子(5)且?guī)в信c定子(3)連接的具有功率輸出級(jí)(14)的控制單元(2)的電機(jī)⑴的中間電路電容裝置(20)的方法，其中，控制用于所述定子(3)的通電和用于產(chǎn)生磁性的定子場的功率輸出級(jí)(12)，其特征在于，至少間接地獲得與所述功率輸出級(jí)(14)連接的中間電路電容裝置(20)的溫度并且產(chǎn)生表示所述溫度的溫度信號(hào)(45)并且根據(jù)所述溫度信號(hào)(45)如此控制所述功率輸出級(jí)(14)，以使得所述轉(zhuǎn)子根據(jù)所述定子場能夠不產(chǎn)生扭矩。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述場表示靜止的場矢量、尤其是磁場矢量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述場具有旋轉(zhuǎn)或交變頻率，所述轉(zhuǎn)子基于其慣性能夠不遵循所述旋轉(zhuǎn)或交變頻率。
【文檔編號(hào)】H02P27/08GK103580582SQ201310337453
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月6日
【發(fā)明者】F·瑪吉尼, P·梅林格 申請人:羅伯特·博世有限公司