專利名稱：用于檢測車輛中馬達的過電流的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測車輛中馬達過電流的設備。更特別地，將本發(fā)明針對車輛中馬達過電流檢測設備，通過更精確地檢測馬達整個驅動區(qū)域內馬達的過電流，該檢測設備能夠防止馬達燒毀，其中這是通過根據馬達驅動輸入條件設置馬達的正常電流和限制電流之間的預定范圍作為過電流檢測基準電流、檢測經過分流電阻器和差動放大器流入FET(FET)的馬達電流、以及比較檢測電流與過電流檢測基準電流來實現的。
背景技術：
通常，已知馬達為車輛運行提供必需的驅動力，其中在微處理器的控制下通過調節(jié)馬達的旋轉動力提供車輛需要的電源。在馬達運行期間由于因內部、外部或限制影響等發(fā)生的過電流，這種馬達可能燒壞。
因而，如果不準確地檢測這種過電流并且檢測到過電流時停止該馬達的運行來防止燒壞，那么因過電流現有技術的馬達會燒壞，為了防止上述現象的發(fā)生，通過圖1中示出的過電流檢測設備已經傳統(tǒng)地實現了馬達的過電流檢測。
圖1是描述按照現有技術用于車輛馬達過電流檢測設備的結構的電路圖。這種現有技術的裝置包括用于輸入包含具有占空比的馬達驅動信息的外部信號的輸入單元1；微處理器2，按照來自輸入單元1的外部信號中馬達驅動信息將FET驅動控制信號提供給驅動FET、根據下面描述的比較單元9的輸出判斷是否在馬達中存在過電流狀態(tài)、并在過電流出現時控制馬達停止它的運行；FET驅動器3，用于響應由微處理器2提供的FET驅動控制信號產生FET驅動信號；用作馬達驅動元件的FET 4，其依靠來自FET驅動器3的FET驅動信號被導通/截止；飛輪二極管(freewheeling diode)5，在FET 4截止時用于流過使馬達連續(xù)運行的恢復電流；馬達6，按照FET 4和飛輪二極管5的運行被驅動并且為車輛運行提供所需的驅動力；電壓檢測器7，用于檢測由流入FET 4的內部電阻器產生的FET 4的兩端之間產生的電壓；基準電壓設置單元8，用于設置馬達6的過電流檢測電壓作為基準電壓；以及比較單元9，用于比較由電壓檢測器7檢測的電壓和由基準電壓設置單元8設置的基準電壓，如果檢測電壓小于基準電壓，則給微處理器2提供表示正常狀態(tài)的高電平輸出電壓以及如果檢測電壓高于基準電壓，則給微處理器2提供表示過電流狀態(tài)的低電平輸出電壓。
按照傳統(tǒng)的過電流檢測設備，圖2A和2B示出了在馬達分別處于正常狀態(tài)和過電流狀態(tài)的輸出波形。參考這些附圖，將在下面詳細描述傳統(tǒng)的過電流檢測設備的操作。
首先，現有技術的過電流檢測設備包括的微處理器2輸入來自輸入單元1的外部信號內馬達驅動信息和按照該馬達驅動信息控制FET驅動器3以便驅動FET 4。在FET 4的導通操作時，由電源(或電源電壓)驅動馬達6；在FET 4的截止操作時，來自馬達6的恢復電流允許通過使電流流過飛輪二極管5而連續(xù)地驅動馬達。
FET 4包括內部電阻器，按照馬達驅動信息控制FET 4的導通操作。根據FET 4的這種導通操作產生的電流變化，改變FET 4中內部電阻器兩端之間的電壓。
然后，比較單元9中包含的比較器比較電壓檢測器7檢測的FET4兩端之間的電壓和由基準電壓設置單元8提供的基準電壓。通過比較，如果檢測電壓小于基準電壓，則比較器給微處理器2提供5V輸出電壓，否則，即如果檢測電壓超過基準電壓，則給微處理器2提供0V輸出電壓。
然后，如果來自比較單元9的輸出電壓是5V高電平，則微處理器2判斷馬達6處于正常狀態(tài)；反之，如果輸出電壓是0V低電平，則微處理器判斷馬達6中出現過電流狀態(tài)，并且停止馬達運行以免因過電流出現燒毀馬達。
可是，如上所述的用于車輛中馬達的傳統(tǒng)過電流檢測設備，存在如下面提出的一些問題。
即，對于相同FET因制造公差FET中內部電阻器出現微小的變化從而同一FET的內部電阻隨溫度變化，由流入FET內的電流檢測的電壓的分散度(dispersion)變大。
因此，可能存在的問題是，即使在正常狀態(tài)時由于根據比較檢測電壓超過基準電壓，出現馬達停止，不能提供車輛運行所需的電源，特別是，在發(fā)動機冷卻馬達的情況下，發(fā)動機可能變得過熱，造成車輛損壞。
此外，在可能出現過電流的條件下，如果馬達連續(xù)地驅動，同時檢測電壓小于基準電壓以由此造成較大電流的配給，最終出現馬達燒壞的情況。
總之，由于用于過電流檢測的基準電壓設置單元設置的基準電壓不能修改，在以低電流驅動馬達時當馬達的過電流配給時，可能判斷檢測電壓小于基準電壓。因此，沒有檢測到馬達的過電流，導致馬達燒壞。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種車輛中馬達的過電流檢測設備，通過更準確地檢測它的整個驅動區(qū)域內的馬達的過電流，該設備能夠防止馬達燒毀，其中通過根據馬達驅動輸入條件設置馬達的正常電流和限制電流之間的預定范圍作為過電流檢測基準電流、檢測經過分流電阻器和差動放大器流入FET的馬達電流、以及比較檢測電流與過電流檢測基準電流來實現。
依照本發(fā)明，提供一種用于檢測車輛中馬達過電流的設備，包括輸入單元，用于輸入包括具有占空比的馬達驅動信息的外部方波信號，其中該信號被轉換為微處理器可識別的電位；所述微處理器，根據輸入單元的外部方波信號內馬達驅動信息提供驅動控制信號來驅動FET，根據所述馬達整個驅動區(qū)域內的馬達驅動輸入條件，設置正常電流和限制電流之間的預定的范圍，作為過電流檢測基準電流來檢測過電流狀態(tài)，比較與來自平滑單元的輸出電壓對應的馬達檢測電流和基準電流，其中，如果所述檢測電流小于所述基準電流，則確定所述馬達處于正常狀態(tài)，如果所述檢測電流大于所述基準電流，則確定所述馬達處于過電流狀態(tài)，并且在所述馬達處于過電流狀態(tài)時停止所述馬達的運行；FET驅動器，用于響應于所述微處理器提供的FET驅動控制信號，放大和輸出FET驅動信號來驅動所述馬達；FET，根據來自所述FET驅動器的所述FET驅動信號而導通/截止；飛輪二極管，用于在所述FET截止時流過用于所述馬達連續(xù)運行的恢復電流；所述馬達，響應于所述FET和所述飛輪二極管的操作被驅動，用于提供車輛運行所必需的驅動力；分流電阻器，連接所述FET的一端，用于檢測流入所述FET中所述馬達的電流；放大器，用于檢測和放大由流經所述分流電阻器的電流產生的電壓，同時使用差動放大器，消除隨所述電流變化的接地電位的影響；和所述平滑單元，用于平滑由所述放大器放大的電壓并提供平滑后的電壓給所述微處理器。


通過結合附圖對優(yōu)選實施例的以下描述，本發(fā)明的上述及其他目的將變得清楚；其中圖1說明示出了按照現有技術用于車輛的馬達過電流檢測設備配置的電路圖；圖2A和2B示出了根據傳統(tǒng)的過電流檢測設備在馬達分別處于正常狀態(tài)和過電流狀態(tài)時產生的輸出波形；圖3是示出了根據本發(fā)明的用于車輛的馬達過電流檢測設備配置的電路圖；圖4A和4B是根據本發(fā)明的過電流檢測設備在馬達分別處于正常狀態(tài)和過電流狀態(tài)時出現的輸出波形；
圖5示出了在根據本發(fā)明的過電流檢測設備中由微處理器設置過電流檢測基準電流時馬達的正常電流、限制電流和第一過電流檢測基準電流的波形；和圖6說明描述根據本發(fā)明過電流檢測設備中微處理器進行的馬達的過電流檢測基準電流的設置操作和過電流檢測操作的流程圖。
具體實施例方式
在下文中，將參考附圖詳細說明依照本發(fā)明用在車輛中馬達過電流檢測設備的結構和操作。
圖3是描述一種依照本發(fā)明優(yōu)選實施例用于車輛馬達過電流探測儀器結構的電路圖。本發(fā)明的設備包括用于輸入包含具有占空比的馬達驅動信息的外部方波信號的輸入單元11，其中該信號被轉化成以下描述的微處理器12可識別的5V電位；微處理器12，根據來自輸入部件11外部方波信號的馬達驅動信息提供FET驅動控制信號來驅動FET，微處理器12由馬達驅動輸入條件設置馬達的正常電流和限制電流之間的預定范圍作為用于檢測過電流狀態(tài)的過電流檢測基準電流，比較與來自下面敘述的平滑單元19輸出電壓對應的馬達檢測電流和基準電流，其中如果檢測電流小于基準電流，則確定馬達處于正常狀態(tài)，否則，則確定馬達處于過電流狀態(tài)，以及馬達處于過電流狀態(tài)時，控制馬達停止它的操作；FET驅動器13，用于響應于微處理器12提供的FET驅動控制信號放大和輸出FET驅動信號；FET 14依照來自FET驅動器13的FET驅動信號導通/截止；飛輪二極管15，用于在FET 14導通時流過使馬達連續(xù)運行的恢復電流；馬達16，響應FET 14和飛輪二極管15的操作被驅動，馬達16提供車輛運行必需的驅動力；分流電阻器17，連接FET 14的一端，檢測流入FET 14的馬達16的電流；放大器18，檢測和放大流經分流電阻器17的電流產生的電壓，同時利用差動放大器18′，消除隨電流變化的接地電位影響；和平滑單元19，平滑放大器18放大的電壓并將其輸入到微處理器12。
利用差動放大器18′檢測由放大器18產生的電流經過分流電阻器17而產生的電壓，通過阻止由于電流差產生的接地電位的變化，本發(fā)明能夠更準確地檢經過馬達16流入FET 14的電流。
現在將參考附圖詳細說明依照前面配置的本發(fā)明用于車輛的馬達的過電流探測設備的操作。
圖4A和4B是依照本發(fā)明過電流探測儀器在馬達分別處于正常狀態(tài)和過電流狀態(tài)時產生的輸出波形。參照這些附圖，將在下面給出本發(fā)明的詳細資料。
首先，輸入單元11輸入包含馬達驅動信息占空比的外部方波信號SIGNAL并將其轉換成微處理器12可識別的5V電位。
然后，微處理器12通過測量來自輸入單元11的外部方波信號的高電平或低電平的長度，計算馬達驅動信息。
其次，微處理器12給FET驅動器13提供FET驅動控制信號，以便根據上面計算的馬達驅動信息在20KHz的頻率下驅動馬達16。
依據這些，FET驅動器13基于FET驅動控制信號放大FET驅動信號并且將它輸出給FET 14用于FET 14的驅動。
FET 14導通時，用電源(電源電壓)驅動馬達16；在FET 14截止時，在飛輪二極管15中流過由馬達產生的恢復電流，連續(xù)地驅動馬達16。
在這個時期，如果提供必需的電源來驅動馬達16的FET 14截止，那么馬達16中的電流流過連接到FET 14下端的分流電阻器17。
因此，放大器18檢測和放大由流經分流電阻器17的電流產生的電壓，同時通過差動放大器18′消除隨電流變化的接地電位影響，并且將該電壓輸出到平滑單元19。
此后，平滑單元19平滑放大器18放大的電壓和輸送該電壓到微處理器12。
然后，微處理器12從平滑單元19輸入模擬電壓和將模擬電壓轉換成與與電壓相對應的數字數據作為馬達檢測電流。接著，將轉換的數字數據，即，在分流電阻器17和放大器18上檢測的馬達16的檢測電流和預定的過電流檢測基準電流相比較。如圖4A和4B所示，如果檢測電流、VSen電壓，小于基準電流、Vref電壓，則確定馬達16處于正常狀態(tài)并繼續(xù)正常地運行馬達16，否則，如果檢測電流、VSen電壓大于基準電流、Vref電壓，則確定馬達16處于過電流狀態(tài)并停止馬達16的運行從而防止因過電流燒毀馬達。
另一方面，將參考圖5和6在下面詳細說明在馬達的整個驅動區(qū)域中根據馬達的輸入條件計算馬達的正常電流和限制電流的過程、根據計算的正常電流和限制電流設置過電流檢測基準電流的過程和由微處理器12檢測馬達的狀態(tài)的過程。
圖5示出了在馬達驅動輸入的占空比是55％時馬達的每個正常電流、限制電流和過電流檢測基準電流的波形圖，圖6說明描述微處理器12執(zhí)行的過電流檢測基準電流的設置操作和馬達過電流檢測操作流程圖。
具體地說，首先微處理器12輸入來自輸入單元11的包含馬達驅動信息的外部方波信號和計算來自該信號的馬達驅動信息(S1)。其次，提供馬達驅動信號、FET驅動控制信號和FET驅動信號以通過根據計算的馬達驅動信息驅動FET驅動13和FET 14，來運行馬達16(S2)。
接著，微處理器12測量提供給馬達16的電壓和馬達的溫度(S3)。即，由于馬達電流隨著電壓和溫度變化，在計算馬達的正常電流和限制電流時，通過依據輸入馬達的輸入電壓和馬達的溫度適當地增加和修改變化，以根據馬達的驅動輸入條件計算馬達內正常電流和限制電流，本發(fā)明精確地測量馬達內電流。依據下一次的比較和檢測電流及過電流檢測基準電流的確定，這些精確地電流檢測允許過電流狀態(tài)的精確檢測。
接著，微處理器12通過放大器18和平滑單元19輸入由流過馬達16和FET 14的電流在分流電阻器17上產生的電壓并將它轉換成數字數據，從而檢測馬達16的電流(S4)。
其后，依據所述步驟S3中測量的馬達輸入電壓和溫度適當地增加和修改變化，微處理器12計算馬達16的正常電流，該電流與馬達的驅動輸入條件對應(S5)。
此外，依據適當地增加和修改所述步驟S3中測量的馬達的輸入電壓和溫度的變化，微處理器12計算馬達16的限制電流，該限制電流與馬達的輸入條件對應(S6)。
其次，如圖5中所示，微處理器12設置在所述步驟S5中計算的馬達16的正常電流和在所述步驟S6中計算的馬達16的限制電流之間的預定的范圍，用于馬達過電流檢測基準電流來判斷過電流狀態(tài)(S7)。
即，依據馬達整個驅動區(qū)域中馬達驅動輸入條件計算馬達的正常電流和限制電流，并設置正常電流和已經計算的限制電流之間的預定范圍，比如用二者的平均值做過電流檢測基準電流，過電流檢測基準電流的變化對馬達的全部驅動輸入條件是可用的。因此，這允許馬達過電流狀態(tài)的更精確檢測。
然后，微處理器12比較在所述步驟S4中測量的馬達16的檢測電流和在所述步驟S7中設置的過電流檢測基準電流(S8)。在比較中，如果馬達16的檢測電流小于基準電流，那么確定馬達16處于正常狀態(tài)和繼續(xù)正常地驅動馬達?？墒牵绻麢z測電流大于基準電流，則判斷馬達16處于過電流狀態(tài)，然后中斷諸如15秒的給定時間的馬達16運行(S9和S10)。
如上所述，依據利用馬達全部驅動輸入條件下存在的正常電流和限制電流，本發(fā)明允許微處理器檢測馬達運行中存在的過電流。依據這些，本發(fā)明能夠防止馬達燒毀，這允許馬達穩(wěn)定地驅動。
因此，本發(fā)明通過在馬達的整個驅動區(qū)域內更精確地檢測馬達的過電流能夠防止馬達燒毀。這能夠通過根據馬達驅動輸入條件設置馬達的正常電流和限制電流之間的預定范圍作為過電流檢測基準電流，檢測流入FET的經過分流電阻器和差動放大器的馬達電流，并比較檢測電流與過電流檢測基準電流來實現。
換句話說，依據馬達整個驅動區(qū)域中馬達驅動輸入條件計算馬達的正常電流和限制電流，和設置正常電流和已經計算的限制電流之間的預定范圍，比如二者的平均值用做過電流檢測基準電流，過電流檢測基準電流的變化對馬達的全部驅動輸入條件是有效的。因此，當馬達在運行時處于過電流條件下，這種過電流狀態(tài)的更精確檢測是可能。這能夠防止因過電流馬達燒毀，因此允許更穩(wěn)定地驅動馬達。
雖然參照特定的實施例已經描述了本發(fā)明，所屬領域的技術人員明白，在沒有脫離本發(fā)明在下面定義的權利要求的精神和范圍內可以做各種變化和修改。
權利要求
1.一種用于檢測車輛中馬達的過電流的設備，包括輸入單元，用于輸入包括具有占空比的馬達驅動信息的外部方波信號，其中該信號被轉換為微處理器可識別的電位；所述微處理器，根據來自所述輸入單元的所述外部方波信號中的所述馬達驅動信息提供驅動控制信號來驅動FET，根據所述馬達整個驅動區(qū)域內的馬達驅動輸入條件，設置正常電流和限制電流之間的預定的范圍，作為過電流檢測基準電流來檢測過電流狀態(tài)，比較與來自平滑單元的輸出電壓對應的馬達檢測電流和所述基準電流，其中，如果所述檢測電流小于所述基準電流，則確定所述馬達處于正常狀態(tài)，如果所述檢測電流大于所述基準電流，則確定所述馬達處于過電流狀態(tài)，并且在所述馬達處于過電流狀態(tài)時停止所述馬達的運行；FET驅動器，用于響應于所述微處理器提供的所述FET驅動控制信號，放大和輸出FET驅動信號來驅動所述馬達；FET，根據來自所述FET驅動器的所述FET驅動信號而導通/截止；飛輪二極管，用于在所述FET截止時流過用于所述馬達連續(xù)運行的恢復電流；所述馬達，響應于所述FET和所述飛輪二極管的操作被驅動，用于提供車輛運行所必需的驅動力；分流電阻器，連接所述FET的一端，用于檢測流入所述FET中所述馬達的電流；放大器，用于檢測和放大由流經所述分流電阻器的電流產生的電壓，同時使用差動放大器，消除隨所述電流變化的接地電位的影響；和所述平滑單元，用于平滑由所述放大器放大的電壓并提供平滑后的電壓給所述微處理器。
2.如權利要求1中所述的設備，其中所述微處理器測量施加到所述馬達的電壓和馬達溫度，以及根據測量的電壓和溫度增加和修改變化，由此來計算所述馬達的所述正常電流和所述限制電流。
3.如權利要求1或2中所述的設備，其中所述微處理器設置所述馬達的所述正常電流和所述限制電流的平均值作為所述過電流檢測基準電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于檢測車輛中馬達過電流的設備。本發(fā)明通過更準確地檢測馬達整個驅動區(qū)域內的馬達的過電流，防止馬達燒壞。這能夠通過根據馬達驅動輸入條件設置在馬達正常電流和限制電流之間的預定的范圍作為過電流檢測基準電流、檢測經過分流電阻器和差動放大器流入FET(FET)的馬達電流，以及比較檢測電流和過電流檢測基準電流來實現。
文檔編號H02H3/26GK1897387SQ20051009783
公開日2007年1月17日 申請日期2005年8月30日 優(yōu)先權日2005年7月13日
發(fā)明者全永昌 申請人:西門子Vdo漢拏有限公司