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      用于有刷或無刷DC馬達(dá)的通用控制單元的制作方法與工藝

      文檔序號:11802849閱讀:150來源:國知局
      用于有刷或無刷DC馬達(dá)的通用控制單元的制作方法與工藝
      本發(fā)明總體上涉及電動馬達(dá),并且更具體地涉及能夠驅(qū)動有刷或無刷DC馬達(dá)的通用控制單元。

      背景技術(shù):
      存在許多電動馬達(dá)類型,包括是AC或DC、有刷或無刷、有傳感器或無傳感器以及用于開環(huán)或閉環(huán)應(yīng)用的那些馬達(dá),這里僅列出一些示例。用于車輛的一些常見電動馬達(dá)應(yīng)用包括燃料泵、風(fēng)箱、冷卻風(fēng)扇等等,不過電動馬達(dá)也已經(jīng)被廣泛用于車輛中的其他應(yīng)用。在燃料泵的情況下,大多數(shù)電動燃料泵馬達(dá)是傳統(tǒng)的有刷DC馬達(dá),不過目前試圖從有刷DC馬達(dá)轉(zhuǎn)變成無刷DC馬達(dá)??刂朴兴C馬達(dá)的算法和電路稍不同于控制無刷DC馬達(dá)的算法和電路,因此,當(dāng)從一種馬達(dá)類型轉(zhuǎn)變成另一種時(shí)通常需要不同的軟件和硬件。需要研發(fā)能夠驅(qū)動有刷或無刷DC馬達(dá)二者的通用控制單元,以便系統(tǒng)能夠用于任一馬達(dá)類型,從而降低成本并且有助于復(fù)用性。

      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
      根據(jù)一種實(shí)施例,提供一種用于有刷或無刷DC馬達(dá)的通用控制單元,其包括處理裝置和聯(lián)接到處理裝置的輸出級。輸出級具有將通用控制單元連接到有刷或無刷DC馬達(dá)的多個(gè)輸出連接。如果通用控制單元處于有刷操作模式,則處理裝置被設(shè)置成為有刷DC馬達(dá)執(zhí)行有刷馬達(dá)算法并且輸出連接被拼接在一起。如果通用控制單元處于無刷操作模式,則處理裝置被設(shè)置成為無刷DC馬達(dá)執(zhí)行無刷馬達(dá)算法并且輸出連接不被拼接在一起。根據(jù)另一實(shí)施例,提供包括處理裝置和六角橋式驅(qū)動器(hex-bridgedriver)的通用控制單元。處理裝置具有電子處理器和電子存儲器,且有刷馬達(dá)算法存儲在電子存儲器上。六角橋式驅(qū)動器被聯(lián)接到處理裝置并且具有設(shè)置成多相配置的多個(gè)開關(guān)以及多個(gè)輸出連接,所述多個(gè)輸出連接被拼接在一起以便通用控制單元在單個(gè)連接上被連接到有刷DC馬達(dá)。根據(jù)另一實(shí)施例,提供操作有刷DC馬達(dá)的方法。所述方法可以包括步驟:(a)提供具有處理裝置和輸出級的控制單元,其中所述輸出級具有以多相配置來設(shè)置的多個(gè)開關(guān);(b)用所述處理裝置執(zhí)行有刷馬達(dá)算法,其導(dǎo)致所述輸出級中的開關(guān)的交替打“開”序列并且提供電流到多個(gè)輸出連接;以及(c)用來自所述輸出級中的所述多個(gè)輸出連接的電流來驅(qū)動所述有刷DC馬達(dá),其中所述多個(gè)輸出連接被拼接在一起。本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案。方案1.一種用于有刷或無刷DC馬達(dá)的通用控制單元,所述通用控制單元包括:具有電子處理器的處理裝置;以及輸出級,所述輸出級被聯(lián)接到所述處理裝置并且具有將所述通用控制單元連接到有刷或無刷DC馬達(dá)的多個(gè)輸出連接;如果所述通用控制單元處于有刷操作模式,則所述處理裝置被設(shè)置成為有刷DC馬達(dá)執(zhí)行有刷馬達(dá)算法并且所述輸出連接被拼接在一起;以及如果所述通用控制單元處于無刷操作模式,則所述處理裝置被設(shè)置成為無刷DC馬達(dá)執(zhí)行無刷馬達(dá)算法并且所述輸出連接不被拼接在一起。方案2.根據(jù)方案1所述的通用控制單元,其特征在于:所述處理裝置還包括在其上存儲有所述有刷馬達(dá)算法和所述無刷馬達(dá)算法二者的電子存儲器。方案3.根據(jù)方案1所述的通用控制單元,其特征在于:所述輸出級還包括以能夠驅(qū)動有刷或無刷DC馬達(dá)的多相配置來設(shè)置的多個(gè)開關(guān)和多個(gè)節(jié)點(diǎn)。方案4.根據(jù)方案3所述的通用控制單元,其特征在于:所述多個(gè)開關(guān)和所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)以三相配置來設(shè)置,其中第一節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)于第一相并且聯(lián)接到第一輸出連接,第二節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)于第二相并且聯(lián)接到第二輸出連接,并且第三節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)于第三相并且聯(lián)接到第三輸出連接。方案5.根據(jù)方案4所述的通用控制單元,其特征在于:所述第一、第二和第三輸出連接在拼接部被連結(jié)在一起以便當(dāng)所述通用控制單元處于有刷操作模式時(shí)它們經(jīng)由單個(gè)輸出連接被連接到有刷DC馬達(dá)。方案6.根據(jù)方案5所述的通用控制單元,其特征在于:所述第一、第二和第三輸出連接在處于所述通用控制單元內(nèi)部的拼接部被連結(jié)在一起。方案7.根據(jù)方案5所述的通用控制單元,其特征在于:所述第一、第二和第三輸出連接在處于所述通用控制單元外部且被設(shè)置在布線線束內(nèi)的拼接部被連結(jié)在一起。方案8.根據(jù)方案5所述的通用控制單元,其特征在于:所述第一輸出連接包括被聯(lián)接在所述第一節(jié)點(diǎn)和所述拼接部之間的第一二極管,所述第二輸出連接包括被聯(lián)接在所述第二節(jié)點(diǎn)和所述拼接部之間的第二二極管,并且所述第三輸出連接包括被聯(lián)接在所述第三節(jié)點(diǎn)和所述拼接部之間的第三二極管。方案9.根據(jù)方案5所述的通用控制單元,其特征在于:所述第一輸出連接包括被聯(lián)接在所述第一節(jié)點(diǎn)和所述拼接部之間的第一開關(guān),所述第二輸出連接包括被聯(lián)接在所述第二節(jié)點(diǎn)和所述拼接部之間的第二開關(guān),并且所述第三輸出連接包括被聯(lián)接在所述第三節(jié)點(diǎn)和所述拼接部之間的第三開關(guān)。方案10.根據(jù)方案4所述的通用控制單元,其特征在于:所述第一、第二和第三輸出連接在拼接部不被連結(jié)在一起以便當(dāng)所述通用控制單元處于無刷操作模式時(shí)它們經(jīng)由三個(gè)單獨(dú)的輸出連接被連接到無刷DC馬達(dá)。方案11.根據(jù)方案1所述的通用控制單元,其特征在于:所述輸出級以多相配置來設(shè)置,所述多相配置具有在拼接部被連結(jié)在一起的來自多個(gè)相的輸出連接,并且所述控制單元被設(shè)置成當(dāng)所述通用控制單元處于有刷操作模式時(shí)交替地給所述多個(gè)相通電。方案12.一種通用控制單元,所述通用控制單元包括:處理裝置,所述處理裝置具有電子處理器和其上存儲有有刷馬達(dá)算法的電子存儲器;以及六角橋式驅(qū)動器,所述六角橋式驅(qū)動器被聯(lián)接到所述處理裝置并且具有以多相配置來設(shè)置的多個(gè)開關(guān)以及多個(gè)輸出連接,其中所述六角橋式驅(qū)動器的輸出連接被拼接在一起以便所述通用控制單元在單個(gè)連接上被連接到有刷DC馬達(dá)。方案13.一種用于操作有刷DC馬達(dá)的方法,所述方法包括步驟:(a)提供具有處理裝置和輸出級的控制單元,其中所述輸出級具有以多相配置來設(shè)置的多個(gè)開關(guān);(b)用所述處理裝置執(zhí)行有刷馬達(dá)算法,其導(dǎo)致所述輸出級中的開關(guān)的交替打“開”序列并且提供電流到多個(gè)輸出連接;以及(c)用來自所述輸出級中的所述多個(gè)輸出連接的電流來驅(qū)動所述有刷DC馬達(dá),其中所述多個(gè)輸出連接被拼接在一起。方案14.根據(jù)方案13所述的方法,其特征在于還包括步驟:自動地確定所述控制單元連接到哪種類型的馬達(dá),并且相應(yīng)地選擇所述有刷馬達(dá)算法。方案15.根據(jù)方案13所述的方法,其特征在于:步驟(a)還包括提供具有以三相配置來設(shè)置的多個(gè)高側(cè)和低側(cè)開關(guān)的輸出級;并且步驟(b)還包括執(zhí)行導(dǎo)致所述輸出級中的高側(cè)和低側(cè)開關(guān)的交替打“開”序列以便電流根據(jù)三相交錯(cuò)序列被提供給多個(gè)拼接的所述輸出連接的有刷馬達(dá)算法。方案16.根據(jù)方案13所述的方法,其特征在于:所述三相交錯(cuò)序列的完整循環(huán)包括三個(gè)單獨(dú)的相,其中每個(gè)相具有電流流動通過所述高側(cè)開關(guān)的初始部分以及電流流動通過所述低側(cè)開關(guān)的再循環(huán)部分。附圖說明下面將結(jié)合附圖描述優(yōu)選示例性實(shí)施例,其中同樣的附圖標(biāo)記指代同樣的元件,并且其中:圖1是能夠被用于驅(qū)動有刷或無刷DC馬達(dá)的示例性通用控制單元的示意圖;圖2a-c是圖1的通用控制單元的更加具體的示意圖,其中控制單元被配置成根據(jù)多種不同示例性設(shè)置來驅(qū)動有刷DC馬達(dá);圖3是圖1的通用控制單元的更加具體的示意圖,其中控制單元被配置成驅(qū)動無刷DC馬達(dá);圖4是示出可以用于圖2a中的配置的有刷操作模式的時(shí)序圖;以及圖5是示出可以用于圖3中的配置的無刷操作模式的時(shí)序圖。具體實(shí)施方式下面描述的通用控制單元可以被用于控制有刷或無刷DC馬達(dá),例如通常用于車輛燃料泵或其他車輛應(yīng)用中的類型。根據(jù)圖2a和圖3示出的示例性實(shí)施例,通用控制單元10包括處理裝置12和輸出級14,并且以適應(yīng)有刷或無刷兩種不同馬達(dá)類型的方式被連接到有刷或無刷DC馬達(dá)16(其處于通用控制單元的外部)以便公共或通用控制器能夠被使用。雖然在有刷和無刷DC馬達(dá)的背景下提供了下述描述,不過應(yīng)該意識到這里描述的通用控制單元可以被用于其他馬達(dá)類型并且不限于下文提供的特定示例。處理裝置12被聯(lián)接到輸出級14并且執(zhí)行有刷或無刷馬達(dá)算法以便兩種馬達(dá)類型均能夠使用相同的通用控制單元。在一種示例中,處理裝置12包括電子處理器20、電子存儲器22、電子接口或輸出24、26和/或其他適當(dāng)部件,并且能夠以如下兩種操作模式中的一種來驅(qū)動輸出級14:處理裝置執(zhí)行有刷馬達(dá)算法的有刷操作模式或者處理裝置執(zhí)行無刷馬達(dá)算法的無刷操作模式。提供具有用于有刷或無刷換向的控制方案的處理裝置12(用于這些算法中的一種或兩種的電子指令可以被存儲在電子存儲器22內(nèi))允許通用控制單元10被用于有刷或無刷應(yīng)用中,從而增加其使用和設(shè)計(jì)的靈活性。應(yīng)該意識到處理裝置12及其各種子部件的配置和架構(gòu)不限于附圖所示的基本且示意性表示并且這種裝置的實(shí)際配置可以不同于這里所示。電子處理器20用作處理裝置12的主要處理單元并且可以包括一個(gè)或更多個(gè)微處理器、微控制器、專用集成電路(ASIC)和/或本領(lǐng)域已知的其他適當(dāng)裝置。如上所述,電子處理器20被設(shè)計(jì)成執(zhí)行或施行實(shí)現(xiàn)成軟件、固件、程序、算法、腳本等形式的電子指令,如包含在有刷或無刷馬達(dá)算法中的那些。電子處理器還可以與車輛內(nèi)的其他裝置、模塊和/或系統(tǒng)(例如發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM))通信,并且還能夠執(zhí)行來自這些裝置的對應(yīng)指令。電子存儲器22用作處理裝置12的主要存儲源并且可以采用本領(lǐng)域已知的任意適當(dāng)形式。技術(shù)人員將意識到電子存儲器22可以是單個(gè)存儲部件或者其可以包括存儲部件的集合,并且其可以位于相同芯片上,例如電子存儲器20上,或者可以位于芯片外,這里僅列出一些可能。有刷馬達(dá)算法、無刷馬達(dá)算法或所述兩種算法可以被存儲或保持在電子存儲器22內(nèi)。在一種示例中,有刷和無刷馬達(dá)算法二者被提供在集成軟件封裝中,其被保存在電子存儲器22內(nèi)(例如在制造期間被永久性保存)以便單個(gè)零件號能夠被用于處理裝置12,而不管其是否被設(shè)置用于有刷還是無刷應(yīng)用。如果提供具有有刷和無刷馬達(dá)算法二者的集成軟件封裝,則可以在軟件內(nèi)設(shè)置某些類型的設(shè)定、標(biāo)識或其他類型的指示符,以便電子處理器20了解要執(zhí)行哪種算法。在不同示例中,僅操作被連接的馬達(dá)所需要的馬達(dá)算法被存儲在電子存儲器22內(nèi)(在圖2a實(shí)施例的情況下將僅存儲有刷馬達(dá)算法)。電子接口24、26用作將處理裝置12聯(lián)接到輸出級14的輸出。在圖2a和圖3所示的示例性設(shè)置中,電子接口24是I/O部件,其與電子處理器20位于相同的芯片上并且將芯片連接到一系列輸出連接30,以便來自有刷馬達(dá)算法的指令能夠被提供給輸出級14。另一方面,電子接口26是I/O部件,當(dāng)無刷馬達(dá)算法正在運(yùn)行時(shí)該I/O部件經(jīng)由連接32向輸出級14提供指令或命令。以此方式,單個(gè)處理裝置12能夠提供驅(qū)動有刷或無刷DC馬達(dá)的指令或命令,其中有刷馬達(dá)命令經(jīng)由電子接口24和連接30被輸出并且無刷馬達(dá)命令經(jīng)由電子接口26和連接32被提供。如所示,連接30和32可以被連結(jié)或系于彼此以便一組公共連接34被用于連接于輸出級14。應(yīng)該意識到電子接口24、26不必要是單獨(dú)的I/O部件,因?yàn)樗鼈兛梢员患苫蚨嗦窂?fù)用在一起或者以一些其他適當(dāng)形式被提供。位置傳感器38(僅圖3示出)是任選的并且可以被用于向處理裝置12提供與無刷DC馬達(dá)的位置、速度、方向等相關(guān)的反饋。位置傳感器38能夠包括實(shí)際位置感測部件,例如霍爾效應(yīng)傳感器,其被聯(lián)接到無刷DC馬達(dá)16并且向處理裝置12提供代表馬達(dá)位置的位置信號。在不同實(shí)施例中,處理裝置12通過檢查馬達(dá)內(nèi)的波形(其包括來自流過馬達(dá)內(nèi)線圈的電流慣性的反或逆EMF波)經(jīng)由軟件來計(jì)算或推斷馬達(dá)的位置(不需要單獨(dú)的位置傳感器38)。從這種波形檢查能夠確定無刷DC馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)位置。還可以使用用于確定馬達(dá)位置、速度、方向等的其他方法和技術(shù)。而且,在圖2a和圖3中提供了處理裝置12從而簡單地示出一種可能實(shí)施例并且不試圖限制這種裝置的配置、設(shè)置和/或架構(gòu)。可以根據(jù)任意數(shù)量的不同實(shí)施例(包括非常顯著不同于這里所示的那些實(shí)施例)提供處理裝置及其各種部件。根據(jù)多種非限制性示例,適當(dāng)處理裝置可以以燃料泵控制器的形式從HellaElectronics、Omron和Continental公司獲得。輸出級14(也被稱為六角橋式驅(qū)動器)被聯(lián)接到處理裝置12以及有刷或無刷DC馬達(dá)16,并且被用于實(shí)施被實(shí)現(xiàn)在馬達(dá)算法中的換向方案。圖2a和圖3中所示的六角橋式驅(qū)動器具有多相配置并且包括三相或三個(gè)橋腿40-44、六個(gè)單獨(dú)的開關(guān)50-60(例如MOSFET或其他適當(dāng)轉(zhuǎn)換裝置)、三個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)62-66、電源70和地線72。在圖2a中,輸出級被設(shè)計(jì)用于有刷DC馬達(dá)并且具有輸出連接80-84,所述輸出連接80-84在拼接部或結(jié)合點(diǎn)90處連結(jié)在一起以便單個(gè)連接向馬達(dá)提供電流,其之后使用機(jī)械換向來選擇性地給適當(dāng)線圈通電。在圖3中,輸出級被設(shè)計(jì)用于無刷DC馬達(dá)并且包括輸出連接80’-84’,其在90’處保持分離(即輸出連接不拼接或系在一起),以便在三個(gè)單獨(dú)連接上為馬達(dá)提供電流。例如這樣的無刷DC馬達(dá)依靠電子換向來選擇性地給馬達(dá)中的適當(dāng)線圈通電,如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的。通過對輸出級14與DC馬達(dá)16的連接方式作出某些修改并且在處理裝置12處執(zhí)行適當(dāng)馬達(dá)算法,通用控制單元10能夠適于用于有刷或無刷DC馬達(dá),且同時(shí)仍使用相同的基礎(chǔ)硬件。下文提供對于處理裝置怎樣管理輸出級并且輸出級怎樣驅(qū)動DC馬達(dá)的更加具體的解釋。拼接部90是將來自不同相或腿40-44的輸出系在一起以便當(dāng)通用控制單元正以有刷操作模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠給有刷DC馬達(dá)提供單相(圖2a)的電氣結(jié)合點(diǎn)。拼接部90的準(zhǔn)確構(gòu)造和位置可以根據(jù)應(yīng)用的需要而改變。例如,可以經(jīng)由釬焊表面安裝的零歐姆電橋來實(shí)現(xiàn)拼接部或結(jié)合點(diǎn)以便其是通用控制單元的內(nèi)部電路的一部分。在不同實(shí)施例中,拼接部90以布線線束等形式被實(shí)現(xiàn)在通用控制單元的外部。當(dāng)通用控制單元正以無刷操作模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),拼接部90被去除以便連接80’-84’根據(jù)三相配置而單獨(dú)地連接于無刷馬達(dá)繞組終端(圖3);這使得輸出級能夠給無刷DC馬達(dá)提供所需的三相電子換向。圖2b和圖2c示出了輸出級14的一些替代性設(shè)計(jì),其中這些設(shè)計(jì)和圖2a設(shè)計(jì)之間的主要差異涉及輸出連接80-84和/或拼接部90。通用控制單元的其他部件可以相同于先前的實(shí)施例。在圖2b的示例中,通過在每個(gè)輸出連接80-84中使用二極管D1、D2和D3來實(shí)現(xiàn)拼接部90。相1經(jīng)由節(jié)點(diǎn)62、輸出連接80(其包括二極管D1)和拼接部90被連接到有刷DC馬達(dá)16;相2經(jīng)由節(jié)點(diǎn)64、輸出連接82(其包括二極管D2)和拼接部90被連接到有刷DC馬達(dá);并且相3經(jīng)由節(jié)點(diǎn)66、輸出連接84(其包括二極管D3)和拼接部90被連接到有刷DC馬達(dá)。在圖2c的示例性設(shè)置中,通過使用電控開關(guān)S1、S2和S3(例如MOSFET等)來實(shí)現(xiàn)拼接部90,其中每個(gè)開關(guān)S1、S2和S3被連接在對應(yīng)節(jié)點(diǎn)80、82、84和拼接部90之間。使用這些設(shè)計(jì),能夠用單個(gè)硬件變型來控制有刷和無刷DC馬達(dá)二者。此外,省去了對于在布線線束中的外部拼接的需要。已經(jīng)在圖2a和圖3中提供了輸出級14來簡單地示出一種可能實(shí)施例并且不試圖限制其構(gòu)造、設(shè)置和/或架構(gòu)??梢愿鶕?jù)任意數(shù)量的不同實(shí)施例(包括非常顯著不同于這里所示的那些實(shí)施例)來提供輸出級及其各種部件??梢栽谙嗤酒现圃燧敵黾?4和處理裝置12以便它們構(gòu)成一體封裝或單元,或者它們可以被單獨(dú)地提供。此外,可以使用用于六角橋式驅(qū)動器的其他多相配置,包括半橋或全橋的那些配置。電動馬達(dá)16可以是有刷或無刷DC馬達(dá)。在車輛應(yīng)用的背景下電動馬達(dá)16的一些應(yīng)用示例包括燃料泵、風(fēng)箱和冷卻風(fēng)扇以及用于驅(qū)動自動車鎖、車窗、油箱蓋或門、排氣再循環(huán)(EGR)控制、自動調(diào)諧減震器(ATK)、柴油車輛的選擇性催化還原系統(tǒng)以及電動停車制動器的馬達(dá),這里僅列出一些。在圖1中,電動馬達(dá)16被示為具有兩個(gè)不同馬達(dá):有刷DC馬達(dá)和無刷DC馬達(dá),不過這僅意味著示出了通用控制單元可以用于驅(qū)動任意馬達(dá)類型的觀點(diǎn)。例如在車輛應(yīng)用中,通用控制單元10可能被連接到一種馬達(dá)類型或另一種,但是不被連接到二者。可以使用任意數(shù)量的適當(dāng)電動馬達(dá),包括Continental、Coavis、Bosch和Delphi公司銷售的各種有刷和無刷DC馬達(dá)。因?yàn)橛兴⒑蜔o刷DC馬達(dá)二者的一般結(jié)構(gòu)和操作是本領(lǐng)域公知的并且因?yàn)槿我鈹?shù)量的適當(dāng)馬達(dá)類型可以用于這里所示的通用控制單元,所以已經(jīng)省略了對這些馬達(dá)的具體解釋。還可以使用除上面所列之外的電動馬達(dá)實(shí)施例,包括如下無刷馬達(dá):具有多于或少于三相(例如兩相無刷DC馬達(dá));具有內(nèi)轉(zhuǎn)(in-runner)、外轉(zhuǎn)(out-runner)或其他類型的已知設(shè)置;或者具有德爾塔/三角形(delta)、Y字形或其他類型的已知布線配置或拓?fù)洹,F(xiàn)在轉(zhuǎn)向通用控制單元的操作,圖4涉及有刷操作模式并且圖5涉及無刷操作模式??刂茊卧嬖诙喾N可能方式來確定哪種操作模式是適當(dāng)?shù)摹@?,在制造時(shí),軟件和/或硬件設(shè)定、標(biāo)示或其他指示符可以被設(shè)定成指示處理裝置12應(yīng)該運(yùn)行何種馬達(dá)算法,如在兩種馬達(dá)算法均被存儲在電子存儲器22內(nèi)的情況中。如果僅一種馬達(dá)算法被保存在存儲器內(nèi),則這樣的設(shè)定可以是不必要的。在不同示例中,處理裝置12自動地確定通用控制單元被連接到哪種馬達(dá)類型并且相應(yīng)地選擇適當(dāng)馬達(dá)算法。當(dāng)然可以使用其他技術(shù)。開始于圖4所示的有刷操作模式100,示出了輸出級14中的六個(gè)示例性開關(guān)50-60的操作狀態(tài)以及被發(fā)送到有刷DC馬達(dá)16的電流。在有刷操作模式100中,處理裝置12執(zhí)行有刷馬達(dá)算法,其以交錯(cuò)方式控制高側(cè)/高邊(high-side;HS)和低側(cè)/低邊(low-side;LS)開關(guān)(相110-114)以便向有刷DC馬達(dá)提供電流(繪圖120)。在第一相110的初始部分期間(從時(shí)間t0到t1),高側(cè)開關(guān)50處于“開”而剩余開關(guān)52-60處于“關(guān)”,以便電流從電源70流動通過開關(guān)50、節(jié)點(diǎn)62、輸出連接80、拼接部90并且到達(dá)有刷DC馬達(dá)16內(nèi)的繞組。在第一相110的再循環(huán)部分期間(從時(shí)間t1到t2),高側(cè)開關(guān)50被轉(zhuǎn)到“關(guān)”而低側(cè)開關(guān)52被轉(zhuǎn)到“開”以便馬達(dá)內(nèi)的電流繼續(xù)使用存儲在馬達(dá)電感內(nèi)的能量借助于再循環(huán)路徑流動。這個(gè)路徑包括馬達(dá)16,通過地線72、低側(cè)開關(guān)52、節(jié)點(diǎn)62、輸出連接80、拼接部90并且返回馬達(dá)的繞組。在第一相110之后,第二相112的初始部分(從時(shí)間t2到t3)開始于高側(cè)開關(guān)54轉(zhuǎn)到“開”而剩余開關(guān)轉(zhuǎn)到“關(guān)”。如先前相那樣,這導(dǎo)致電流從電源70流動通過開關(guān)54、節(jié)點(diǎn)64、輸出連接82、拼接部90和有刷DC馬達(dá)的繞組。而且,在第二相112的這個(gè)初始或非再循環(huán)時(shí)段期間通向電動馬達(dá)16的操作電流增加。在時(shí)間t3,高側(cè)開關(guān)54轉(zhuǎn)到“關(guān)”并且低側(cè)開關(guān)56轉(zhuǎn)到“開”以便馬達(dá)內(nèi)的電流繼續(xù)使用存儲在馬達(dá)電感內(nèi)的能量借助于再循環(huán)路徑流動。這個(gè)路徑包括馬達(dá)16,通過地線72、低側(cè)開關(guān)56、節(jié)點(diǎn)64、輸出連接82、拼接部90和馬達(dá)返回。關(guān)于第三相114的初始和再循環(huán)部分(分別從時(shí)間t4到t5和從時(shí)間t5到t6)發(fā)生類似的事件序列,只不過電流分別流動通過高側(cè)和低側(cè)開關(guān)58和60。如剛剛解釋的,在某一時(shí)刻,輸出級14中的開關(guān)50-60中的僅一個(gè)開關(guān)被轉(zhuǎn)到“開”或激活,而其他開關(guān)通常被轉(zhuǎn)到“關(guān)”。示例性三相交錯(cuò)序列的完整循環(huán)包括所有三個(gè)單獨(dú)的相110-114并且從時(shí)間t0到時(shí)間t6,在時(shí)間t6所述序列再次開始。使用脈寬調(diào)制(PWM)或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他技術(shù)可以對占空比做出更改以便改變提供給電動馬達(dá)的功率量/電量。提供給有刷DC馬達(dá)16的總功率是由高側(cè)和低側(cè)開關(guān)在三個(gè)操作相110-114中的每個(gè)相內(nèi)提供的三個(gè)部分功率的總和。開關(guān)頻率通常由電動馬達(dá)需求或規(guī)格來規(guī)定。技術(shù)人員將意識到上述交錯(cuò)方法產(chǎn)生類似于傳統(tǒng)有刷DC馬達(dá)所產(chǎn)生的電流波形(繪圖120),但是這是使用改良的無刷配置所實(shí)現(xiàn)的。有刷DC馬達(dá)不需要轉(zhuǎn)子位置探測算法,這是因?yàn)樵谟兴ⅠR達(dá)中這被機(jī)械地實(shí)現(xiàn)了。對于通用控制單元的先前描述不同于操作有刷馬達(dá)的傳統(tǒng)模式,該傳統(tǒng)模式中電流流動通過輸出級內(nèi)的單組開關(guān)(單相),并且不同相之間不交錯(cuò),如上所述。在另一實(shí)施例中,兩個(gè)或更多個(gè)高側(cè)開關(guān)50、54、58被同時(shí)轉(zhuǎn)到“開”,而不是在它們之間排他地交替,以使得在相的初始部分,電流并行地流動通過多個(gè)開關(guān)、節(jié)點(diǎn)和輸出連接到達(dá)拼接部90,并且在再循環(huán)部分期間,電流同時(shí)流動通過多個(gè)低側(cè)開關(guān)和輸出連接到達(dá)拼接部90。例如,所有三個(gè)高側(cè)開關(guān)可以同時(shí)處于“開”,并且所有三個(gè)低側(cè)開關(guān)也如此。在不同實(shí)施例中,輸出級14僅具有兩相(而不是三相),并且圖4所示的方法以上述的交錯(cuò)或非交錯(cuò)方式在這兩相間交替。圖5示出了無刷操作模式200,其中通過無刷馬達(dá)算法來控制高側(cè)和低側(cè)開關(guān)50-60,該無刷馬達(dá)算法通常由無刷DC馬達(dá)16的繞組布局來決定。技術(shù)人員將意識到,任意數(shù)量的不同換向算法可以被用于驅(qū)動無刷DC馬達(dá),包括這里所示的馬達(dá)。在這種具體示例中,在第一相210的初始部分期間(從時(shí)間t0到t1),高側(cè)開關(guān)50和低側(cè)開關(guān)56被轉(zhuǎn)到“開”,而其余開關(guān)被轉(zhuǎn)到“關(guān)”。在第一相210的后續(xù)部分期間,同一高側(cè)開關(guān)50保持“開”而低側(cè)開關(guān)56轉(zhuǎn)到“關(guān)”并且低側(cè)開關(guān)60被激活。這種類型的開關(guān)序列在第二和第三相212和214中繼續(xù),并且注意避免同一高側(cè)和低側(cè)開關(guān)(例如相40內(nèi)的開關(guān)50、52)同時(shí)轉(zhuǎn)到“開”的情形,因?yàn)檫@將導(dǎo)致電源70和地線72之間的短路??梢酝ㄟ^使用脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)用高側(cè)開關(guān)或驅(qū)動器(如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的)來改變無刷DC馬達(dá)上的平均電壓并且因此改變馬達(dá)速度。因此,在不產(chǎn)生研發(fā)和制造單獨(dú)的馬達(dá)控制器的費(fèi)用的情況下,通用控制單元10能夠通過選擇適當(dāng)?shù)鸟R達(dá)算法并且對系統(tǒng)做出特定硬件改良來驅(qū)動或以其他方式控制有刷或無刷DC馬達(dá)。傳統(tǒng)上,需要兩個(gè)單獨(dú)的馬達(dá)控制器,一個(gè)用于有刷馬達(dá),一個(gè)用于無刷馬達(dá)。應(yīng)該理解,上述描述不是對本發(fā)明的限定,而是對本發(fā)明一種或更多種優(yōu)選示例性實(shí)施例的描述。本發(fā)明不限于這里公開的具體實(shí)施例,而是僅通過所附權(quán)利要求來限定。此外,上述描述中所包含的陳述涉及具體實(shí)施例并且不被看作是對本發(fā)明范圍或權(quán)利要求所用術(shù)語定義的限定,除非術(shù)語或短語在上文中被明確定義。本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見到各種其他實(shí)施例和對所公開實(shí)施例的各種修改和改進(jìn)。例如,特定組合和步驟次序僅是一種可能性,因?yàn)楸景l(fā)明方法可以包括比這里所示更少、更多或不同步驟的步驟組合。所有這些其他實(shí)施例、修改和改進(jìn)旨在落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。如本說明書和權(quán)利要求所用,術(shù)語“例如”、“例”、“好像”、“比如”和“像”以及動詞“包括”、“包含”、“具有”及其他動詞形式,當(dāng)與一個(gè)或更多個(gè)部件或其他項(xiàng)目的列舉結(jié)合使用時(shí),均被看作是開放式的,意味著所述列舉不被看作是排除其他附加部件或項(xiàng)目。其他術(shù)語被看作是使用其最廣的合理含義,除非它們被用于需要不同解釋的上下文中。
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