CN101919154A

CN101919154A - 用于控制多个电动机的电路

Info

Publication number: CN101919154A
Application number: CN2008801204653A
Authority: CN
Inventors: 让弗朗索瓦·里昂
Original assignee: Valeo Securite Habitacle SAS
Current assignee: Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-12-15
Also published as: JP2011507469A; US20110044669A1; EP2223425A1; FR2924874A1; JP5663737B2; WO2009074640A1

Abstract

本发明涉及一种控制能够被彼此独立地控制的多个DC电动机(M1、M2)的电路，包括用于每个电动机(M1、M2)的由第一分支(3)和第二分支(5)组成的H电桥(1A、1B)，该电桥意图用于关联的电动机的控制。根据本发明，H电桥(1A、1B)的所述第二分支(5)以形成对全部H电桥共有的分支的两个开关(7，9)的形式实现，并且额定接收与驱动电流的和等同的电流，以使得可以通过向第一分支(3)施加关联的控制信号来同时地和独立地控制所述电动机(M1、M2)。

Description

用于控制多个电动机的电路

技术领域

本发明涉及电动机的控制，尤其是直流电动机的控制。

背景技术

在机动车辆的机动化系统中，诸如用于机动化尾箱或座位的系统，技术趋势趋于使用允许减少的空间需求的多个小型电动机替代单个大型电动机。具体地，在掀板(后挡板或尾箱)的机动化系统中，优选地使用两个管状驱动致动器，其具有与传统助力气压缸等同的空间需求，每个致动器装备有电动机而且被置于例如与气压缸平行或者取代后者的位置。

电动机数量的增加产生了以安全和有效方式控制这些各式电动机的需求。

通常，电动机要求方向和旋转速度的控制。在已知的方式中，该功能通过使得能够反转极性和改变电动机的速度的H电桥提供。

传统上，H电桥包括基本上以H形状排列的四个开关，受控的电动机位于四个开关的中间并且依据各开关的导通或截止状态来控制。

为了控制多个电动机，规定平行放置多个H电桥。可是，该配置昂贵且臃肿。

可以参考例如专利申请US 2007/0075657，其提出了在包括几个平行的H电桥的多个H电桥和使得各个电动机受控的脉冲控制电路的帮助下对多个电动机的控制。

具体地，该配置由于必需的组件数量而造成相当大的空间需求，这也造成不良的散热。

从单个H电桥控制多个直流电动机也是已知的实践。可是，该配置不允许各个电动机的独立控制。一些应用(诸如例如尾箱的开启或关闭)要求每个电动机的独立和同时的控制，以允许尾箱的有效致动和阻止尾箱的扭曲运动。

发明内容

因而本发明的目的是通过提出简单和低成本的方式的多个电动机的独立和同时控制来克服现有技术的这些缺点。

更具体地，本发明的目的是提供一种控制能够被彼此独立地控制的多个直流电动机的电路，包括用于每个电动机的由第一分支和第二分支组成的H电桥，其被设计用于关联的电动机的控制，其特征在于，H电桥的所述第二分支由形成对全部H电桥共有的分支的两个开关实现，并且额定接收与驱动电流的和等同的电流，以使得可以通过施加与第一分支关联的命令信号来同时地和独立地控制所述电动机。

本发明的另一主题是其全部H电桥处于一个相同的壳体中的控制电路。

根据优选实施例，H电桥的第一分支的每个开关能够接收关联的脉宽调制PWM信号。

在这种情况下，该PWM信号彼此独立。

有利地，控制电路包括：上部分，包括连接到公共电源的上开关；以及下部分，包括连接到地的下开关。

优选地，所述控制电路包括用于测量控制所述电动机的电流的部件。

本发明还涉及一种用于控制机动车辆中的多个电动机的设备，其包括根据本发明的控制电路。

本发明还涉及一种用于机动车辆的掀板的机动化协助的系统，该系统包括至少一个第一致动器和第二致动器，用于驱动掀板从第一位置到第二位置，设计为安装在车辆的车体和掀板之间，优选地在掀板的相对侧，每个致动器装备有电动机，并且具有将电动机的旋转运动转换为使得能够移动掀板的运动的机构，该系统包括所述的控制设备。

本发明还涉及一种用于协助机动车辆的座位的组件的致动的系统，包括能够借助包括直流电动机的单独的致动器来移动的座位组件，并且包括如上规定的控制设备。

附图说明

通过阅读作为说明性和非限制性的简单示例给出的优选实施例和附图的以下描述，本发明的其它特征和优点将更加清楚，其中：

图1说明根据本发明的控制两个直流电动机的电路；

图2是用于沿第一方向控制电动机的开关的控制信号的演化的时序图；

图3是用于沿第二方向控制电动机的开关的控制信号的演化的时序图；

图4是用于控制电动机的制动的开关的控制信号的演化的时序图；

图5说明包括根据本发明的控制电路的用于机动车辆的掀板的机动化协助的系统；以及

图6说明装有包括根据本发明的控制电路的用于座位组件的致动的机动化协助的系统的机动车辆座位。

具体实施方式

图1说明根据本发明的控制能够被彼此独立控制的两个直流电动机M1和M2的电路。

对于每个电动机M1和M2，该控制电路包括分别为1A、1B的H电桥。每个H电桥1A、1B由第一分支3和第二分支5组成，并且被设计为控制相关联的电动机M1或M2。

H电桥的第二分支5由形成对H电桥1A、1B共有的分支5的两个开关7、9实现。

开关数量的减少使得有可能减少产生的热量从而允许使用较小尺寸的散热器，或者在省去散热器的同时为印刷电路上的每个开关配置铜表面以便限制它们的温度，这允许较少的空间需求。

开关7、9额定接收与两个驱动电流的和等同的电流，以使得可以通过施加与第一分支关联的控制信号来同时地和独立地控制两个电动机M1、M2。此外，该额定操作并不要求将这些开关7、9的尺寸或价格翻倍，这使得简单和低成本的系统成为可能。

具体地，使得能够在每个电动机M1、M2中将电流限制为其最大值的控制信号的最大值从电动机的特性可知并且小于100％。

两个电动机M1、M2和相关联的H电桥1A、1B被安装在一个相同的壳体15中。

H电桥1A的分支3由两个开关11A、11B形成。类似地，H电桥1B的分支3由两个开关13A、13B形成。

第一电动机M1位于开关11A、11B与7、9之间，而第二电动机M2位于开关7、9与13A、13B之间。

每个开关11A、11B、13A和13B能够接收关联的脉宽调制PWM信号，从而允许每个电动机的方向和旋转速度的控制。与PWM技术关联的电动机M1、M2的控制能够以反相实现，这允许减少开关消耗的功率以及电磁适应性的干扰。

该电路包括连接到公共电源的上部分和连接到地的下部分。上部分包括一起连接到电源的上开关11A、7、13A，而下部分包括一起连接到地的下开关11B、9、13B。

安装用于测量控制两个电动机M1、M2的电流的部件17、19以便控制力量的平衡从而阻止由电动机M1、M2致动的物体的扭曲。

现在将描述根据本发明的电路的操作。

如图2到4的时序图中所示，PWM信号被叠加从而彼此独立且允许两个电动机M1、M2的方向和旋转速度的控制。

参考图2的时序图，沿第一方向的两个电动机M1、M2的控制通过沿第一方向行进的电流来提供，该第一方向通过开关11A、9、13A处于导通状态和开关11B、7、13B处于截止状态的事实来定义。

具体地，在沿第一方向的控制下开关11B、7、13B始终接收“低”信号。

PWM信号的周期是T，而且在该周期T期间，开关11A、9、13A接收交替的“高”或“低”信号。

为了电路正确操作，在沿第一方向的控制循环中，在每个周期的开始处开关11A接收“高”信号而开关13A接收“低”信号。

开关11A接收的“高”信号的持续时间由时刻t2定义，之后其接着接收“低”信号直到时刻T。类似地，开关13A接收的“低”信号的持续时间由时刻t1定义，之后其接着接收“高”信号直到时刻T。

现在参考图3的时序图，在沿第一方向的相反的方向的两个电动机M1、M2的控制期间，电流沿第二方向行进，该第二方向通过开关11B、7、13B处于导通状态和开关11A、9、13A处于截止状态的事实来定义。

具体地，在沿第二方向的控制下开关11A、9、13A始终接收“低”信号，而开关11B、7、13B接收交替的“高”或“低”信号。

为了电路正确操作，在沿第二方向的控制循环中，在每个周期的开始处开关11B接收“高”信号而开关13B接收“低”信号。

开关11B接收的“高”信号的持续时间由时刻t3定义，之后其接着接收“低”信号直到时刻T。类似地，开关13B接收的“低”信号的持续时间由时刻t4定义，之后其接着接收“高”信号直到时刻T。最后，开关7接收的“高”信号的持续时间由时刻t5定义，之后其接收“低”信号直到时刻T。

如图4的时序图中所示，通过直流电动机的短路来提供制动。具体地，开关11B、9、13B处于导通状态并且在整个循环中接收“高”信号，而开关11A、7、13A处于截止状态并且在整个循环中接收“低”信号。等待时间δt在该操作之前，在该等待时间期间全部开关接收“低”信号。也能够通过让开关11B、9、13B为截止状态和让开关11A、7、13A为导通状态来实现短路。

根据优选实施例，将这样的控制电路安装在用于控制存在于机动车辆中的多个电动机的设备中。

图5示出包括诸如后挡板的掀板22的机动车辆21。自然地，机动车辆的掀板也包括车辆的尾箱或者侧门。

该车辆21安装有用于机动车辆的掀板的机动化协助的系统23，其包括至少一个第一致动器23A和第二致动器23B，用于驱动掀板22从第一位置到第二位置。因此，每个致动器23A、23B的一端在第一接合24处连接到车辆的车体25，而另一端在第二接合26处连接到后挡板22。第一致动器23A和第二致动器23B装备有由包括如上规定的控制电路的控制设备控制的两个直流电动机。

根据另一实施例，可以将这样的控制设备应用于协助包括多个电动机的机动车辆座位的部件的致动的系统。

图6说明车辆座位30，其通常包括靠背31、头枕33、座垫35。该座位装备有机动化协助系统，其具有允许靠背31倾斜的第一致动器37、用于头枕33的移动的第二致动器39、和用于坐垫35从前向后移动的第三致动器41。座位组件的每个致动器包括一个直流电动机以便进行期望的移动。全部直流电动机被连接到一个相同的壳体43，其包括如上规定的控制设备45，以允许全部座位组件的独立和同时致动。

这样的用于协助包括多个电动机的座位的组件的致动的系统也可以用于任何其他交通工具的机动化座位。

应理解这样的控制设备使得能够获得各个电动机的同时和独立控制。

此外，控制电路中开关数量的减少使得能够减少产生的热量，因此允许使用更小尺寸的散热器以便限制它们的温度，这允许更少的空间需求，无需通过加倍它们的尺寸或它们的价格而增加公共开关的费用，这使得简单和低成本的系统成为可能。

Claims

1.一种控制能够被彼此独立地控制的多个直流电动机(M1、M2)的电路，包括用于每个电动机(M1、M2)的由第一分支(3)和第二分支(5)组成的H电桥(1A、1B)，其被设计用于关联的电动机(M1、M2)的控制，其特征在于，H电桥(1A、1B)的所述第二分支(5)由形成对全部H电桥共有的分支的两个开关(7、9)来实现，并且额定接收与驱动电流的和等同的电流，以使得可以通过施加与第一分支(3)关联的命令信号来同时地和独立地控制所述电动机(M1、M2)。

2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，全部H电桥(1A、1B)处于一个相同的壳体(15)中。

3.如权利要求1和2其中之一所述的控制电路，其特征在于，H电桥(1A、1B)的第一分支(3)的每个开关(11A、11B、13A、13B)能够接收关联的脉宽调制PWM信号。

4.如权利要求3所述的控制电路，其特征在于，该PWM信号彼此独立。

5.如权利要求1到4中任何一个所述的控制电路，其特征在于，其包括：上部分，包括连接到公共电源的上开关(11A、7、13A)；以及下部分，包括连接到地的下开关(11B、9、13B)。

6.如权利要求1到5中任何一个所述的控制电路，其特征在于，其包括用于测量控制所述电动机(M1、M2)的电流的部件(17、19)。

7.一种用于控制机动车辆中的多个电动机的设备，其特征在于，其包括如前面权利要求中任何一个所述的控制电路。

8.一种用于机动车辆(21)的掀板(22)的机动化协助的系统(23)，该系统包括至少一个第一致动器(23A)和第二致动器(23B)，用于驱动掀板(22)从第一位置到第二位置，设计为安装在车辆的车体(25)与掀板(22)之间，优选地在掀板(22)的相对侧，每个致动器(23A，23B)装备有电动机，并且具有将电动机的旋转运动转换为使得能够移动掀板(22)的运动的机构，其特征在于，该系统包括如权利要求7所述的控制设备。

9.一种用于协助机动车辆的座位(30)的组件的致动的系统，包括能够借助包括直流电动机的单独的致动器来移动的座位组件(31、33、35)，其特征在于，其包括如权利要求7所述的控制设备(45)。