一種電機驅動模塊、尾氣再循環執行器和電動執行機構的製作方法
2023-10-19 09:03:37
一種電機驅動模塊、尾氣再循環執行器和電動執行機構的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電機驅動模塊、尾氣再循環執行器和電動執行機構，應用於尾氣再循環執行器，該模塊包括高邊驅動電路和續流二極體，其中：所述高邊驅動電路具有電機控制信號輸入端和電機驅動信號輸出端，所述電機驅動信號輸出端分別接所述續流二極體的負極和直流電機，所述續流二極體的正極接地；以實現通過簡化所述電機驅動模塊的電路結構，來降低所述尾氣再循環執行器的生產成本。
【專利說明】一種電機驅動模塊、尾氣再循環執行器和電動執行機構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及尾氣再循環【技術領域】，更具體地說，涉及一種電機驅動模塊、一種尾氣再循環執行器和一種電動執行機構。
【背景技術】
[0002]尾氣再循環系統是針對汽車尾氣中的有害氣體一NOx (氮氧化合物)所設置的排氣淨化裝置，用於將部分尾氣導入到進氣歧管，使之與新鮮空氣混合後進入燃燒室參與再度燃燒。由於尾氣具有燃燒惰性，因而部分尾氣的導入可降低燃燒室內的溫度和壓力，從而抑制NOx在高溫高壓環境下的生成，但若導入過量則會影響到發動機的動力性，因而有必要對尾氣的再循環量進行合理調控，以期許在環保和動力性上取得最大的利益。
[0003]參見圖1，所述尾氣再循環系統包括:發動機控制器10、各路傳感器20以及分別裝設於所述進氣歧管處的尾氣再循環閥30和電動執行機構40，其中電動執行機構40包括尾氣再循環執行器41和直流電機42。具體的，發動機控制器20根據各路傳感器20測得的發動機轉速、負荷等信息，向尾氣再循環執行器41輸出相應的閥門位置PWM (Pulse WidthModulation，脈衝寬度調製)控制信號，尾氣再循環執行器41根據接收到的所述控制信號處理得到相應的電機控制信號，並通過內置的電機驅動模塊驅動直流電機42運轉，以便帶動尾氣再循環閥30的閥門動作，從而改變尾氣的再循環量。
[0004]圖2示出了由H橋驅動電路構建得到的所述電機驅動模塊的示意圖，由於所述H橋驅動電路需要依靠4路MOSFET (Q1?Q4)來控制直流電機42的運轉，且每一路MOSFET還需配置有相應的保護電路(圖中未示出)來防止共態導通，因而使得所述電機驅動模塊的電路結構極為複雜，進而增加了尾氣再循環執行器41的生產成本。
實用新型內容
[0005]有鑑於此，本實用新型提供一種電機驅動模塊、一種尾氣再循環執行器和一種電動執行機構，以實現通過簡化所述電機驅動模塊的電路結構，來降低所述尾氣再循環執行器的生產成本。
[0006]一種電機驅動模塊，應用於尾氣再循環執行器，該電機驅動模塊包括高邊驅動電路和續流二極體，其中:
[0007]所述高邊驅動電路具有電機控制信號輸入端和電機驅動信號輸出端；
[0008]所述電機驅動信號輸出端分別接所述續流二極體的負極和直流電機的一端，所述續流二極體的正極與所述直流電機的另一端接地。
[0009]一種尾氣再循環執行器，包括:
[0010]上述電機驅動模塊；接收發動機控制器輸出的閥門位置PWM控制信號的脈衝寬度調製PWM輸入模塊；以及連接所述高邊驅動電路的電機控制信號輸入端和所述PWM輸入模塊的微控制器。
[0011]其中，所述尾氣再循環執行器的印製電路板基板為鋁基板。[0012]其中，所述鋁基板為單層板。
[0013]可選的，所述尾氣再循環執行器還包括採集所述直流電機的霍爾信號的霍爾信號採集模塊，其中所述霍爾信號採集模塊的輸入端接所述直流電機、輸出端接所述微控制器。
[0014]可選的，所述尾氣再循環執行器還包括:連接所述微控制器和所述發動機控制器的PWM輸出模塊。
[0015]可選的，所述尾氣再循環執行器還包括:以所述發動機控制器作為前端供電電源的電源模塊。
[0016]其中，所述尾氣再循環執行器為一體化成型結構。
[0017]一種電動執行機構，包括:直流電機和上述任一種尾氣再循環執行器。
[0018]其中，所述直流電機包括力矩電機。
[0019]從上述的技術方案可以看出，本實用新型以僅具有一路MOSFET的高邊驅動電路來構建尾氣再循環執行器的電機驅動模塊，相較於具有4路MOSFET的H橋驅動電路，所述高邊驅動電路在電路結構上更為簡單；且本實用新型僅利用一個續流二極體與直流電機並聯，即可保護所述高邊驅動電路中的MOSFET免被擊穿，相較於需要為所述H橋驅動電路中的每一路MOSFET單獨配置相應的保護電路的現有方案，本實施例所述的保護電路具有更為簡單的電路結構；從而達到了通過簡化所述電機驅動模塊的電路結構，來降低所述尾氣再循環執行器的生產成本的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為現有技術公開的一種尾氣再循環系統結構示意圖；
[0022]圖2為現有技術公開的一種電機驅動模塊結構示意圖；
[0023]圖3為本實用新型實施例一公開的一種電機驅動模塊結構示意圖；
[0024]圖4為本實用新型實施例二公開的一種尾氣再循環執行器結構示意圖；
[0025]圖5為本實用新型實施例三公開的又一種尾氣再循環執行器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0027]本實用新型實施例一公開了一種電機驅動模塊，應用於尾氣再循環執行器，以實現通過簡化所述電機驅動模塊的電路結構，來降低所述尾氣再循環執行器的生產成本，參見圖3，該電機驅動模塊包括:
[0028]高邊驅動電路411和續流二極體412 ;
[0029]其中，高邊驅動電路411具有電機控制信號輸入端和電機驅動信號輸出端；[0030]所述電機驅動信號輸出端分別接續流二極體412的負極和直流電機42的一端，續流二極體412的正極與直流電機42的另一端接地。
[0031]具體的，尾氣再循環閥的開度和直流電機42的輸出功率正對應，由此通過控制直流電機42的輸出功率，即可實現尾氣再循環閥的開度調節，進而改變尾氣的再循環量；
[0032]本實施例一利用僅具有一路MOSFET的高邊驅動電路411來控制直流電機42的運轉狀態，在電機驅動過程中，通過控制該路MOSFET的導通和截止，即可使得高邊驅動電路411根據具有給定電壓值的電機控制信號處理得到相應的電機驅動信號，從而控制直流電機42達到預設的輸出功率；相較於需要同時控制4路MOSFET的H橋驅動電路，高邊驅動電路411可使得直流電機42的驅動過程更為簡單，反映在電路結構上，則高邊驅動電路411具有更為簡單的電路結構，因而降低了尾氣再循環執行器的生產成本。其中所述具有給定電壓值的電機控制信號由尾氣再循環執行器處理得到並輸出至高邊驅動電路411的電機控制信號輸入端。
[0033]由於直流電機42為感性負載，因此在驅動直流電機42運轉的過程中，直流電機42兩端會產生感應電動勢，以至於在直流電機42停止運轉時會向高邊驅動電路411輸出反向電壓，此時若該反向電壓值超出高邊驅動電路411中的MOSFET的最大可承受電壓，則會造成MOSFET被擊穿，因此有必要針對該MOSFET設置相應的保護電路；
[0034]本實施例一利用續流二極體412來防止該MOSFET被擊穿；具體的，由於續流二極體412與直流電機42並聯，因此在續流二極體412與直流電機42之間會形成一個閉合的迴路，那麼直流電機42產生的感應電動勢就會在該閉合迴路中以續電流的方式消耗掉，從而起到保護作用；相較於現有技術中需要為H橋驅動電路的4路MOSFET各自配置相應的保護電路，本實施例一僅需通過一個續流二極體即可實現保護功能，大大降低了保護電路的複雜度，從而進一步降低了所述尾氣再循環執行器的生產成本。
[0035]由上述描述可知看出，本實施例一以僅具有一路MOSFET的高邊驅動電路作為尾氣再循環執行器的電機驅動模塊，相較於具有4路MOSFET的H橋驅動電路，所述高邊驅動電路在電路結構上更為簡單；且本實施例一僅利用一個續流二極體與直流電機並聯，即可保護所述高邊驅動電路中的MOSFET免被擊穿，相較於需要為所述H橋驅動電路中的每一路MOSFET單獨配置相應的保護電路的方案，本實施例一所述的保護電路具有更為簡單的電路結構，達到了通過簡化所述電機驅動模塊的電路結構，來降低所述尾氣再循環執行器的生產成本的目的。
[0036]基於實施例一，本實用新型實施例二公開了一種尾氣再循環執行器，以實現在簡化電機驅動模塊的電路結構的基礎上，降低所述尾氣再循環執行器的生產成本，參見圖4，包括:
[0037]電機驅動模塊410，包括高邊驅動電路411和續流二極體412 ；
[0038]接收發動機控制器輸出的閥門位置PWM控制信號的PWM輸入模塊420 ；
[0039]以及連接高邊驅動電路411的電機控制信號輸入端和PWM輸入模塊420的微控制器 430。
[0040]具體的，微控制器430用於根據接收到的閥門位置PWM控制信號，處理得到具有相應電壓值的電機控制信號，繼而利用高邊驅動電路411的驅動作用，控制直流電機42的轉子轉動到設定位置(直流電機42的轉子位置與直流電機42的輸出功率相對應)，實現尾氣再循環閥的開度調節。由於本實施例二採用低成本的電機驅動模塊410代替了現有的電機驅動模塊，因而降低了所述尾氣再循環執行器的生產成本。
[0041]此外，作為優選，所述尾氣再循環執行器的印製電路板基板可採用鋁基板；
[0042]具體的，由於所述尾氣再循環執行器裝設於進氣歧管處，環境溫度較高，因而現有的尾氣再循環執行器的印製電路板多是採用以陶瓷板作為基板、並採用邦定線加裸晶片的設計方案進行開發，以保證其良好的散熱性，但存在成本較高的問題；而鋁基板同樣具有良好的散熱性、良好的機械加工性能和良好的電磁屏蔽性能，更為重要的是，相對於陶瓷基板，鋁基板成本較低，因而可進一步降低所述尾氣再循環執行器的生產成本；
[0043]更為優選的，所述鋁基板可採用單層板，以更進一步地降低所述尾氣再循環執行器的生產成本。
[0044]由上述描述可知，由於本實施例二利用低成本的電機驅動模塊代替現有的電機驅動模塊，同時還利用低成本的單層鋁基板代替現有的陶瓷基板作為尾氣再循環執行器的印製電路板基板，因而進一步地降低了所述尾氣再循環執行器的生產成本。
[0045]基於實施例二，本實用新型實施例三公開了又一種尾氣再循環執行器，以實現在簡化電機驅動模塊的電路結構的基礎上，降低所述尾氣再循環執行器的生產成本，參見圖
5,包括:
[0046]電機驅動模塊410，PWM輸入模塊420 ;微控制器430 ；以及採集直流電機42的霍爾信號的霍爾信號採集模塊440 ；
[0047]其中，霍爾信號採集模塊440的輸入端接直流電機42、輸出端接微控制器430 ;具體的，所述霍爾信號即直流電動機42的轉子位置信號，可通過配置於直流電機42上的霍爾元件直接測量得到。
[0048]本實施例三利用霍爾信號採集模塊440採集所述霍爾信號並輸出給微控制器430，由於直流電機42的轉子位置與尾氣再循環閥的實際開度相對應，因此微控制器430可根據接收到的霍爾信號處理得到直流電機42的轉子的實際位置、根據接收到的閥門位置PWM控制信號處理得到直流電機42的轉子的目標位置，從而建立得到以轉子的目標位置作為輸入信息、以霍爾信號作為負反饋信息、以電機控制信號作為輸出信息的轉子位置閉環控制系統，通過不斷調節所述電機控制信號的輸出，實現轉子位置的高精度控制，進而實現尾氣再循環閥的開度的高精度調節。
[0049]此外，作為優選，仍參見圖5，所述尾氣再循環執行器還可包括:
[0050]連接微控制器430和發動機控制器的PWM輸出模塊450，用於將微控制器430根據接收到的霍爾信號處理得到的尾氣再循環閥的實際開度反饋給所述發動機控制器；由於各路傳感器測得的發動機轉速、負荷等信息與尾氣再循環閥的目標開度相對應，因此所述發動機控制器可建立得到以所述尾氣再循環閥的實際開度作為負反饋信息、以尾氣再循環閥的目標開度作為輸入信息、以閥門位置PWM控制信號作為輸出信息的閥門開度閉環控制系統，通過不斷調控所述閥門位置PWM控制信號的輸出，即可實現尾氣再循環閥的開度的高精度調節。
[0051 ] 此外，所述尾氣再循環執行器還可包括以所述發動機控制器作為前端供電電源的電源模塊；
[0052]具體的，所述發動機控制器可向所述電源模塊提供12V的前端供電源，經所述電源模塊處理後，向所述尾氣再循環執行器的內部組成模塊提供相應的電源電壓，如，向霍爾信號採集模塊440和微控制器430提供5V的電源電壓，向電機驅動模塊410、PWM輸入模塊420和PWM輸出模塊450提供12V的電源電壓。
[0053]其中，所述尾氣再循環執行器可設計為一體化成型結構。
[0054]由上述描述可知，本實施例三利用霍爾信號採集模塊440將轉子的實際位置反饋給微控制器430，繼而又利用PWM輸出模塊450將尾氣再循環閥的開度實際反饋給發動機控制器，通過為微控制器430和發動機控制器植入相應的閉環控制程序，即可實現尾氣再循環閥的開度的高精度調節。
[0055]本實用新型實施例四公開了一種電動執行機構，包括直流電機和上述任一實施例所述的尾氣再循環執行器，以實現降低所述尾氣再循環執行器的生產成本，進而降低所述電動執行機構的生產成本；
[0056]具體的，所述直流電機可採用力矩電機，但並不局限。
[0057]綜上所述，本實用新型以僅具有一路MOSFET的高邊驅動電路作為尾氣再循環執行器的電機驅動模塊，相較於具有4路MOSFET的H橋驅動電路，所述高邊驅動電路在電路結構上更為簡單；且本實用新型僅利用一個續流二極體與直流電機並聯，即可保護所述高邊驅動電路中的MOSFET免被擊穿，相較於需要為所述H橋驅動電路中的每一路MOSFET單獨配置相應的保護電路的方案，本實施例所述的保護電路具有更為簡單的電路結構，從而達到了通過簡化所述電機驅動模塊的電路結構，來降低所述尾氣再循環執行器的生產成本的目的。
[0058]本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0059]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
【權利要求】
1.一種電機驅動模塊，其特徵在於，應用於尾氣再循環執行器，所述電機驅動模塊包括高邊驅動電路和續流二極體，其中: 所述高邊驅動電路具有電機控制信號輸入端和電機驅動信號輸出端； 所述電機驅動信號輸出端分別接所述續流二極體的負極和直流電機的一端，所述續流二極體的正極與所述直流電機的另一端接地。
2.一種尾氣再循環執行器，其特徵在於，包括: 如權利要求1所述的電機驅動模塊； 接收發動機控制器輸出的閥門位置PWM控制信號的脈衝寬度調製PWM輸入模塊； 以及連接所述高邊驅動電路的電機控制信號輸入端和所述PWM輸入模塊的微控制器。
3.根據權利要求2所述的尾氣再循環執行器，其特徵在於，所述尾氣再循環執行器的印製電路板基板為招基板。
4.根據權利要求3所述的尾氣再循環執行器，其特徵在於，所述鋁基板為單層板。
5.根據權利要求2所述的尾氣再循環執行器，其特徵在於，所述尾氣再循環執行器還包括採集所述直流電機的霍爾信號的霍爾信號採集模塊； 其中，所述霍爾信號採集模塊的輸入端接所述直流電機、輸出端接所述微控制器。
6.根據權利要求5所述的尾氣再循環執行器，其特徵在於，所述尾氣再循環執行器還包括: 連接所述微控制器和所述發動機控制器的PWM輸出模塊。
7.根據權利要求6所述的尾氣再循環執行器，其特徵在於，所述尾氣再循環執行器還包括:以所述發動機控制器作為前端供電電源的電源模塊。
8.根據權利要求7所述的尾氣再循環執行器，其特徵在於，所述尾氣再循環執行器為一體化成型結構。
9.一種電動執行機構,其特徵在於,包括:直流電機和如權利要求2-8中任一項所述的尾氣再循環執行器。
10.根據權利要求9所述的電動執行機構，其特徵在於，所述直流電機包括力矩電機。
【文檔編號】F16K31/04GK203617948SQ201320832786
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2013年12月17日
【發明者】王猛, 蘭小秋 申請人:北京經緯恆潤科技有限公司