[发明专利]与多通道马达电路有关的改进

说明书

本发明提供一种马达设备包括多通道永磁同步马达和控制电路，多通道永磁同步马达具有至少两组相绕组。控制电路将第一直流电源选择性地连接至第一组马达定相绕组的马达相绕组以形成第一通道。控制电路还可以将第二直流电源选择性地连接至第二组马达定相绕组的马达相绕组以形成第二通道。控制电路可以使满足电流需求电路的电流需求的电流在马达中流动。在至少一种操作模式期间，控制电路可以将波形施加到马达相绕组，这使得主动控制从第一通道的第一直流电源到第二通道的部件中的能量传递。

技术领域

本发明涉及多通道马达电路的改进，并且尤其是永磁同步电动马达的改进。

背景技术

永磁同步马达PMSM包括定子，该定子包括一组齿，相绕组以限定的模式围绕该组齿缠绕。通常存在三个相，一组相形成一个通道。具有一组永磁体的转子同心地围绕定子或在定子内部布置。通过对各相施加AC驱动波形，产生将绕定子旋转的磁场。转子上的永磁体的磁通量与该旋转磁场相互作用，从而导致转子与场同步旋转。可以使用应用了脉冲宽度调制技术的驱动电路，从诸如电池等DC电流源构造在每个相中生成的AC电流。通过改变调制、尤其是改变波形的相位，可以小心地控制马达的转速和转矩。

驱动电路通常包括一组开关，这些开关将马达的每个相选择性地连接至DC电源或接地或回流轨。开关的断开和闭合由电流需求电路控制，该电流需求电路向开关供应定时信号。电流需求电路根据电流需求信号生成开关模式，该电流需求信号进而可以根据转矩需求信号来生成，该转矩需求信号表示马达所需求的总转矩。

PMSM马达通常用于车辆的电动动力转向系统，因为它们是稳健的并且可以由车辆的电池驱动。在电动动力转向系统中，电动马达向转向机构的一部分施加辅助转矩以辅助驾驶员转动方向盘。与传统的液压转向系统相比，这已被证明是一种效率更高的系统，并且还带来了附加益处，诸如能够提供附加的驱动辅助功能，并且制造商能够相对容易地调整以便仅通过对软件的修改就可以提供不同的转向感觉。

多通道电动驱动器变得越来越普遍，用于提高容错能力或减少和分配功率损耗。这样的系统每个通道可能只有一个电力供应。因此，在完全稳健的车辆应用中，双通道系统存在两个电池。在本说明书的上下文中并且如本领域中通常所理解的，一个通道包括一组相绕组、通过将相选择性地连接至DC电源而将波形施加到通道的每个相的逆变器电路、以及响应于接收到的电流需求信号而为逆变器的开关生成所需的PWM模式的电流控制电路。在双通道马达中，存在两个通道。

在完全独立的系统中，每个通道都有自己的控制电路，该控制电路完全独立于另一个通道的控制电路。在另一种布置中，每个通道可以具有其自己的逆变器，但是这两个通道可以共享一个公共控制电路。在本说明书的上下文中，这两种布置都落入术语“双通道PMSM马达”的范围内。同样，为方便起见，术语“双通道”应解释为包括具有两个以上通道的多通道马达，只要该马达确实包括两个通道以及附加通道即可。当然，对于多于两个通道，其容错程度更高，但是一个通道为一个或多个其他通道提供备用或者能够与其他通道共担转矩生成职责的原理保持不变。

具有两个或更多个通道的PMSM马达可以以各种不同的方式操作。例如，在双通道马达中，两个通道中的第一通道可以用于在正常使用时驱动马达，而第二通道不承载电流且不参与驱动。如果正常使用的第一通道出现故障，则可以将其关闭，并且另一通道用于驱动马达。在替代方案中，这两个通道在正常使用时均被驱动，并且在一个通道出现故障的情况下，马达可以继续使用其余的非故障通道运行，但转矩水平有所降低。在正常使用时同时使用这两个通道有一些益处，包括能够降低每个通道中的开关的额定功率，因为每个通道所必须递送的峰值转矩与在仅要求一个通道来递送正常操作时的全部转矩的情况相比更低。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了一种马达设备，所述马达设备包括：

多通道永磁同步马达，所述多通道永磁同步马达具有至少两组相绕组；控制电路，所述控制电路将第一直流电源选择性地连接至第一组马达定相绕组的马达相绕组以形成第一通道，