一種控制電路及助力轉向系統的製作方法

2023-04-29 04:19:22

本發明涉及電力電子領域，尤其涉及一種控制電路及助力轉向系統。

背景技術：

目前，在電動汽車的轉向助力系統領域，為了提高轉向控制的安全性，通常會使用高壓動力電池和低壓蓄電池配合使用。而現有的控制電路中是將低壓蓄電池供電經過升壓單元升壓後，再通過三相橋式單元變換交流電後給負載供電；而對於高壓動力電池供電是直接通過三相橋式單元相連變換三相電後給負載供電。但是，現有的控制電路中的升壓單元穩定性較差且電路結構相對較為複雜，因此成本較高，且如果三相橋式單元一旦出現故障，將不能給負載提供工作電壓，因此現有的控制電路的安全性以及成本都有待提高。

技術實現要素：

本發明的實施例提供了一種控制電路及助力轉向系統，使用該控制電路的助力轉向系統可以提高系統安全性以及降低系統的成本。

第一方面，提供了一種控制電路，用於給負載提供電壓，所述控制電路包括：第一儲能單元、第二儲能單元、第一逆變單元和第二逆變單元；

所述第一儲能單元通過所述第一逆變單元與所述負載連接，所述第二儲能單元通過所述第二逆變單元與所述負載連接，用於根據所述第一逆變單元輸入端的電壓值確定作為備用電源給所述負載供電。

在本發明提供的控制電路中，所述第二逆變單元包括第一逆變子單元和升壓單元；所述第一逆變子單元的輸入端與所述第二儲能單元連接，輸出端與所述升壓單元的輸入端連接；所述升壓單元的輸出端與所述負載連接。

在本發明提供的控制電路中，所述第二逆變單元包括DC/DC轉換單元和第二逆變子單元；所述DC/DC轉換單元的輸入端與所述第二儲能單元連接，輸出端與所述第二逆變子單元的輸入端連接；所述第二逆變子單元的輸出端與所述負載連接。

在本發明提供的控制電路中，所述控制電路還包括兩個開關單元；其中一個開關單元連接於所述第一儲能單元與所述第一逆變單元之間，用於控制所述第一儲能單元與所述第一逆變單元的通斷；另一開關單元連接於所述第二儲能單元與所述第二逆變單元之間，所述第二逆變單元用於根據所述第一逆變單元輸入端的電壓值控制所述第二儲能單元作為備用電源給所述負載供電。

在本發明提供的控制電路中，所述第一儲能單元為動力電池，所述第二儲能單元為蓄電池。

第二方面，還提供了一種助力轉向系統，該助力轉向系統包括轉向助力泵和控制電路，所述控制電路用於控制電機以驅動所述轉向助力泵，所述控制電路包括：第一儲能單元、第二儲能單元、第一逆變單元和第二逆變單元；

所述第一儲能單元通過所述第一逆變單元與所述負載連接，所述第二儲能單元通過所述第二逆變單元與所述負載連接，所述第二逆變單元用於根據所述第一逆變單元輸入端的電壓值控制所述第二儲能單元作為備用電源給所述負載供電。

在本發明提供的助力轉向系統中，所述第二逆變單元包括第一逆變子單元和升壓單元；所述第一逆變子單元的輸入端與所述第二儲能單元連接，輸出端與所述升壓單元的輸入端連接；所述升壓單元的輸出端與所述電機連接。

在本發明提供的助力轉向系統中，其特徵在於，所述第二逆變單元包括DC/DC轉換單元和第二逆變子單元；所述DC/DC轉換單元的輸入端與所述第二儲能單元連接，輸出端與所述第二逆變子單元的輸入端連接；所述第二逆變子單元的輸出端與所述電機連接。

在本發明提供的助力轉向系統中，所述控制電路還包括兩個開關單元；其中一個開關單元連接於所述第一儲能單元與所述第一逆變單元之間，用於控制所述第一儲能單元與所述第一逆變單元的通斷；另一開關單元連接於所述第二儲能單元與所述第二逆變單元之間，用於控制所述第二儲能單元與所述第二逆變單元的通斷。

在本發明提供的助力轉向系統中，所述第一儲能單元為動力電池，所述第二儲能單元為蓄電池。

本發明的實施例提供的控制電路可以給電機等負載提供工作電壓，具體地是第一儲能單元通過第一逆變單元變換後用於給電機提供工作電壓，但如果第一儲能單元出現故障或沒電池，該控制電路通過檢測第一逆變單元的輸入端的電壓切換至由第二儲能單元通過第二逆變單元升壓變換後給所述電機提供工作電壓。因此該控制電路可以有效地保證電機的正常工作，提高了控制電路及使用該控制電路的助力轉向系統的安全性，同時，逆變單元的電路結構也相對簡單，進而可以降低助力轉向系統的成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，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。

圖1是本發明實施例提供的一種控制電路的結構示意圖；

圖2是圖1所示控制電路的進一步結構示意圖；

圖3是圖1所示控制電路的另一進一步結構示意圖；

圖4是本發明實施例提供的一種助力轉向系統的結構示意圖；

圖5是本發明實施例提供的一種助力轉向系統的另一結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，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，都屬於本發明保護的範圍。

應當理解，當在本說明書和所附權利要求書中使用時，術語「包括」和「包含」指示所描述特徵、整體、元素和/或組件的存在，但並不排除一個或多個其它特徵、整體、元素、組件和/或其集合的存在或添加。

請參閱圖1，圖1是本發明實施例提供的一種控制電路結構示意圖。該控制電路用於給負載提供電壓，具體是提供三相交流電壓，以確保負載可以不間斷地正常工作。如圖1所示，該控制電路包括：第一儲能單元11、第二儲能單元12、第一逆變單元21、第二逆變單元22和負載30，第一儲能單元11通過第一逆變單元21與負載30連接，第二儲能單元12通過第二逆變單元22也與負載30連接；第二逆變單元22用於根據第一逆變單元21輸入端的電壓值控制第二儲能單元12作為備用電源給負載30供電。其中,所述第二逆變單元用於根據所述第一逆變單元輸入端的電壓值控制所述第二儲能單元作為備用電源給所述負載供電的具體方式可以為：第二逆變單元22包括電壓檢測子單元，該電壓檢測子單元與第一逆變單元21的輸入端連接，該電壓檢測子單元用於檢測並獲取該節點的電壓值以判斷第一供電電路(由第一儲能單元和第一逆變單元組成的電路)是否損壞或者第一儲能單元是否出現電量過低等情況,當第二逆變單元22通過電壓檢測子單元判斷出這些情況時,導通由第二儲能單元12和第一逆變單元22組成的電路以給負載30供電。

在實際應用中，第一儲能單元11為高壓動力電池，第二儲能單元12為低壓蓄電池，還可包括儲能電容以及鋰電池等，相對應的第二逆變單元還具有升壓的功能。正常工作狀態下，由第一儲能單元(高壓動力電池)為負載30提供工作電壓，具體是通過第一逆變單21元將高壓動力電池的直流電轉換成三相交流電提供給負載30。而當第一儲能單元11的電量不足或損壞，亦或者第一逆變單元出現故障時，所述電壓檢測子單元可以監測第一逆變單元的輸入端的電壓值獲知，從而控制第二儲能單元12與第二逆變器22形成的電路的導通，進而實現由第二儲能單元12作為備用電源繼續給負載30提供工作電壓。通過上述該控制電路的工作原理，可以看出該控制電路不再受限於三相橋式單元，即不會出現三相橋式單元出現故障後整個電路都無法工作情況，同時逆變單元的結構也相對簡單，只需要簡單的驅動晶片和一些mos管就可以實現，因此還可以降低整個電路的成本。

需要說明的是，第二逆變單元22的電壓檢測子單元用於根據第一逆變單元21輸入端的電壓值控制第二儲能單元12作為備用電源給所述負載供電，其中一個具體實現方式可以通過第二逆變單元的驅動晶片檢測並獲取第一逆變單元的輸入端的電壓值，並在驅動晶片寫入比較閾值，來確定第一儲能單元11是否電量不足以及無法給負載30提供工作電壓的情況。因此雖然在圖1中未給出電壓檢測子單元具體的連接關係，本領域的技術人員也可以實現。此外，由第一逆變單元21和第二逆變單元22組成的電路控制單元20的電路穩定性也相對較好，不易出現故障。

此外，為了提高整個控制電路的可控性和安全性，所述控制電路還包括兩個開關單元(圖未示)；其中一個開關單元連接於第一儲能單元11與第一逆變單元21之間，用於控制第一儲能單元11與第一逆變單元21的通斷；另一開關單元連接於第二儲能單元12與第二逆變單元22之間，用於控制第二儲能單元12與第二逆變單元22的通斷。

在本發明的實施例中，如圖2所示，第二逆變單元22包括第一逆變子單元221和升壓單元222，升壓單元222優選的可以為隔離升壓變壓器，第一逆變子單元221的輸入端與第二儲能單元12的電壓輸出端連接，第一逆變子單元221的輸出端與升壓單元222的輸入端連接，升壓單元22的輸出端與負載30連接。當第一儲能單元出現故障或電量不足時，驅動晶片根據第一逆變單元21的輸入端的電壓值導通由第二儲能單元12給負載30供電的電路。具體地，第一逆變子單元主要有mos管組成的電路，用將第二儲能單元12的低電壓轉換成具有大電流的交流小電壓，在經過升壓單元轉換成大電壓以給負載30提供工作電壓。因此可以看出第二儲能單元作為備用電源的電路結構較為簡單，故會節約成本，同時相對於第一儲能單元和第二儲能單元公用一個三相橋式電路而言，提高了電路的穩定性，不會出現三相橋式電路出現故障後整個電路均會癱瘓的情況。

在本發明的實施例中，如圖3所示，第二逆變單元22包括DC/DC轉換單元223和第二逆變子單元224，DC/DC轉換單元223的輸入端與第二儲能單元12的電壓輸出端連接，DC/DC轉換單元223的輸出端與第二逆變子單元224的輸入端連接，第二逆變子單224的輸出端與負載30連接。當第一儲能單元出現故障或電量不足時，驅動晶片根據第一逆變單元21的輸入端的電壓值控制由第二儲能單元12給負載30供電的電路。具體地，DC/DC轉換單元223為常用的DC/DC轉換電路用於將低電壓的直流電轉換成高電壓直流電，在經過第二逆變單元224轉換成三相高電壓以供負載30工作。該電路結構相對於第一儲能單元和第二儲能單元公用一個三相橋式電路而言，提高了電路的穩定性，不會出現三相橋式電路出現故障後整個電路均會癱瘓的情況。

請參閱圖4，圖4本發明實施例提供的一種助力轉向系統的結構示意流程圖。該助力轉向系統應用電動汽車，為電動汽車提高轉向動力。該助力轉向系統包括轉向助力泵和控制電路，所述控制電路用於控制電機以驅動所述轉向助力泵進而給汽車轉向提供動力，所述控制電路包括：第一儲能單元11、第二儲能單元12、第一逆變單元21和第二逆變單元22，第一儲能單元11通過第一逆變單元21與電機31連接，第二儲能單元12通過第二逆變單元22與電機31連接，第二逆變單元22用於根據第一逆變單元21輸入端的電壓值控制第二儲能單元12作為備用電源給所述電機供電。其中，第一儲能單元11為動力電池，第二儲能單元12為蓄電池。該控制電路可以不在受限於三相橋式單元，即不會出現三相橋式單元出現故障後整個電路都無法工作情況，因此提高了該助力轉向系統的安全性，同時控制電路的結構也相對簡單，只需要簡單的驅動晶片和一些mos管就可以實現，因此還可以降低整個電路的成本。

具體地，圖4中的第二逆變單元22包括第一逆變子單元221和升壓單元222，第一逆變子單元221的輸入端與第二儲能單元12的電壓輸出端連接，第一逆變子單元221的輸出端與升壓單元222的輸入端連接，升壓單元22的輸出端與負載30連接。當第一儲能單元出現故障或電量不足時，驅動晶片根據第一逆變單元21的輸入端的電壓值導通由第二儲能單元12給負載30供電的電路。具體地，第一逆變子單元主要有mos管組成的電路，用將第二儲能單元12的低電壓轉換成具有大電流的交流小電壓，在經過升壓單元轉換成大電壓以給負載30提供工作電壓。因此可以看出第二儲能單元作為備用電源的電路結構較為簡單，故會節約成本，同時相對於第一儲能單元和第二儲能單元公用一個三相橋式電路而言，提高了電路的穩定性，不會出現三相橋式電路出現故障後整個電路均會癱瘓的情況。

在本發明的實施例中，如圖5所示，第二逆變單元22包括DC/DC轉換單元223和第二逆變子單元224，DC/DC轉換單元223的輸入端與第二儲能單元12的電壓輸出端連接，DC/DC轉換單元223的輸出端與第二逆變子單元224的輸入端連接，第二逆變子單224的輸出端與負載30連接。當第一儲能單元出現故障或電量不足時，驅動晶片根據第一逆變單元21的輸入端的電壓值控制由第二儲能單元12給負載30供電的電路。具體地，DC/DC轉換單元223為常用的DC/DC轉換電路用於將低電壓的直流電轉換成高電壓直流電，在經過第二逆變單元224轉換成三相高電壓以供負載30工作。該電路結構相對於第一儲能單元和第二儲能單元公用一個三相橋式電路而言，提高了電路的穩定性，不會出現三相橋式電路出現故障後整個電路均會癱瘓的情況。

此外，為了提高整個控制電路的可控性和安全性，所述控制電路還包括兩個開關單元(圖未示)；其中一個開關單元連接於第一儲能單元11與第一逆變單元21之間，用於控制第一儲能單元11與第一逆變單元21的通斷；另一開關單元連接於第二儲能單元12與第二逆變單元22之間，用於控制第二儲能單元12與第二逆變單元22的通斷。

所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為了描述的方便和簡潔，上述描述的助力轉換系統具體結構和具體工作過程，可以參考前述控制電路實施例中的對應過程，在此不再贅述。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以權利要求的保護範圍為準。