用于釋放存儲在電馬達定子中的能量的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于釋放存儲在電馬達定子中的能量的方法，所述電馬達尤其是機動車輛的輔助轉向電馬達，以及涉及一種用于釋放存儲在電馬達定子中的能量的裝置。
【背景技術】
[0002]機動車輛越來越多地配備有電輔助轉向裝置。電輔助轉向裝置使用多相電馬達，以輔助駕駛者使車輛的車輪進行取向。
[0003]由于安全的原因，重要的是在輔助轉向裝置故障的情況下能夠從馬達的控制裝置脫開連接電馬達的相。這是因為，如果不這樣做，則在故障情況下存在鎖住汽車車輪的風險。已知的實踐是使用相打開繼電器，以便允許在故障情況下電輔助轉向電馬達的相的打開。
[0004]馬達的相的該脫開連接可發生，同時馬達的相中的電流相對較高，可能高達160A。通過馬達的相的感應特性，存儲在所述相中的能量與電流強度的平方成比例。
[0005]在馬達的相的脫開連接期間，產生該脫開連接的元件釋放存儲在電馬達的相中的能量。因此，使得能夠控制相的打開狀態的開關裝置必須配置尺寸為使得能夠以發熱形式消散潛在地存儲在馬達的相中的能量。這種配置尺寸造成了電馬達或馬達控制電子裝置中的體積問題，這取決于開關是否被包含在馬達或控制電子裝置中。
[0006]對于該配置尺寸問題的一種解決方案包括，僅當馬達的相中的電流的強度低于預定閾值電流Ib時，脫開連接所述相。該閾值電流對應于可由開關裝置消散而不存在過熱風險的能量，通常等于100A。
[0007]該方案在圖1a和圖1b所示的曲線圖中示出。
[0008]圖1a表示相中的電流依據時間的趨勢。圖1b表示開關裝置依據時間而消散的功率。
[0009]如圖1a所示，當在時刻t0處接收到開關斷開信號時，在馬達的相中流通的電流從其初始值Ia減小到預定閾值lb。當在馬達的相中流通的電流達到閾值Ib時，開關裝置被斷開。如圖1b所示，在開關裝置斷開時，馬達的相中剩余的能量則立刻消散。
[0010]這種類型的方案需要具有用于監控在馬達的相中流通的電流的裝置。該裝置導致附加的成本，并且容易發生故障。特別地，在能量消散時，開關裝置的溫度急劇增加，可能導致所述裝置的劣化。
[0011]因此，需要一種方案，使得報告減小體積并增加開關裝置的斷開的可靠性，所述開關裝置使得能夠脫開電輔助轉向電馬達的相，這也是經濟的。
【發明內容】
[0012]本發明的目的為了解決該需要，并且它是通過一種用于釋放存儲在電馬達定子中的能量的方法實現的，所述電馬達尤其是機動車輛的輔助轉向電馬達，所述電馬達具有至少一個電相，所述相與定子的控制裝置的脫開的狀態由開關裝置控制，所述開關裝置包括至少一個場效應晶體管，
[0013]該方法包括以下步驟:
[0014]a)通過控制所述晶體管的柵極和源極之間的電壓Vgs，將場效應晶體管保持在線性模式中，以便保持所述晶體管的漏極和源極之間的電壓Vds基本上等于參考電壓Vref。
[0015]特別地，將場效應晶體管保持在線性模式中包括依據參考電壓Vref與所述場效應晶體管的漏極和源極之間的電壓Vds之間的差值來控制所述場效應晶體管的柵極和源極之間的電壓Vgs。有利地，根據本發明的方法使得可以將場效應晶體管保持在線性模式中，從而防止晶體管切換到雪崩模式。
[0016]存儲在電馬達的定子中的能量比當晶體管切換到雪崩模式時消散得更慢，從而允許更柔和的能量釋放。當能量以生熱形式消散時，根據本發明的方法使得能夠限制場效應晶體管的溫度上升。因此，根據本發明的方法來釋放存儲在馬達中的能量允許使用較小表面積的晶體管，因此減少所使用的開關裝置的體積。
[0017]另外，根據本發明的方法不需要電馬達的相中的電流的任何測量，這與根據現有技術的方法不同。
[0018]此外，根據本發明的方法可通過獨立裝置實施，即獨立于車輛電源和控制系統的裝置，允許消散能量同時使得完全獨立于所述裝置外部的控制電路。
[0019]根據本發明的方法可還包括一個或多個下面的特征，單獨地考慮或以所有技術上可能的組合考慮:
[0020]-MOSFET類型的場效應晶體管；
[0021]-電馬達是多相電馬達，特別是三相電馬達，相的脫開的狀態由相應的開關裝置控制；和/或
[0022]-所述參考電壓Vref低于場效應晶體管的雪崩電壓；和/或
[0023]-所述場效應晶體管被保持在線性模式中，直到存儲在定子中的能量被釋放；和/或
[0024]-在將所述場效應晶體管保持在線性模式中的步驟a)之前，該方法包括接收啟動能量釋放方法的相打開信號的步驟a0);和/或
[0025]-所述保持步驟a)緊接在接收相打開信號的步驟aO)之后。
[0026]本發明還涉及一種用于釋放存儲在電馬達的定子中的能量的裝置，所述電馬達特別是機動車輛的輔助轉向電馬達，所述定子具有至少一個電相，
[0027]所述釋放裝置包括:
[0028]-開關裝置，意圖控制相與定子的控制裝置的脫開的狀態，所述開關裝置包括至少一個場效應晶體管，
[0029]-控制電路，其被配置為通過控制所述晶體管的柵極和源極之間的電壓Vgs，將場效應晶體管保持在線性模式中，以便保持所述晶體管的漏極和源極之間的電壓Vds基本上等于參考電壓Vref。
[0030]特別地，控制電路被配置成依據參考電壓Vref與所述場效應晶體管的柵極和源極之間的電壓Vds之間的差值來控制所述場效應晶體管的柵極和源極之間的電壓Vgs。
[0031]根據本發明的裝置還可包括一個或多個下面的特征，單獨地或以所有技術上可能的組合考慮:
[0032]-所述裝置包括獨立電源，至少為控制電路供電，
[0033]-所述控制電路包括電壓調節器，所述電壓調節器的:
[0034]-參考端子鏈接到所述場效應晶體管的漏極，
[0035]-陽極鏈接到所述場效應晶體管的源極，和
[0036]-陰極鏈接到所述場效應晶體管的柵極；和/或
[0037]-所述電壓調節器的陰極通過雙極型晶體管鏈接到場效應晶體管的柵極，所述雙極型晶體管的基極連接到電壓調節器的陰極，且所述雙極型晶體管的集電極鏈接到所述場效應晶體管的柵極，特別地，所述雙極型晶體管的發射極連接到獨立電源；和/或
[0038]-電壓調節器是TL431類型的；和/或
[0039]-所述裝置包括用于接收相打開信號的構件。
【附圖說明】
[0040]從作為本發明的非限制性的示例性實施方式給出的以下說明，并基于研究附圖，本發明可被更好地理解，在圖中:
[0041]圖1a和Ib示出了根據現有技術方法的存儲在電馬達定子中的能量的釋放；
[0042]圖2表示使得能夠實施根據本發明的方法的電馬達和裝置的第一配置；
[0043]圖3a和3b示出了按照根據本發明方法的存儲在電馬達定子中的能量的釋放；
[0044]圖4示出了根據本發明一個實施例的能量釋放裝置；
[0045]圖5示出了根據本發明另一實施例的能量釋放裝置；
[0046]圖6示出了根據本發明又一實施例的能量釋放裝置；以及
[0047]圖7表示使得能夠實施根據本發明的方法的電馬達和裝置的一配置。
【具體實施方式】
[0048]根據第一實施例，本發明的方法能夠釋放存儲在電馬達的定子中的能量，尤其是機動車輛的輔助轉向電馬達。
[0049]如圖2中所表示的，輔助轉向電馬達可以是多相的，尤其是三相，并且包括定子I。在圖2的例子中，定子I包括三個電相12、14、16，所述電相以星形構型連接。相特別地由電繞組限定，例如借助電線圈。三個電相12、14、16鏈接到一個共同的中性點18。
[0050]開關裝置20在定子I的相14和控制裝置30之間進行電連接。該開關裝置20具有鏈接到控制裝置30的一個端子，和鏈接到相14另一端子。控制裝置30可以還包含能量轉換裝置，例如逆變器，以及用于該轉換裝置的控制單元。該控制裝置30使得能夠從諸如電池的能量源(未示出)給電馬達提供動力，特別是定子I。
[0051]每個電相12、14、16與控制裝置30的脫開的狀態由各自的開關裝置20控制。為了清楚起見，僅一個開關裝置20在圖2中示出。
[0052]開關裝置借助第三端子控制兩個端子之間的電流通路，第三端子稱為“控制端子”。特別地，開關裝置20包括場效應晶體管，特別是MOSFET類型的晶體管22，其中二極管24在所述晶體管的漏極和源極之間。二極管24實際上是場