本发明涉及具有权利要求1的前序部分特征的电流镜装置以及具有权利要求5的前序部分特征的机电式机动车辆动力转向装置。
背景技术：
机电式转向装置通常具有作为伺服电动机的电动机。这种设计的伺服电动机由控制单元通过金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)组致动，其中针对三个相绕组，总共设置六个mosfet。每一个mosfet将分配的相绕组切换到车载电源电压或地电位。这种切换以较高的频率发生使得瞬时平均值用作相绕组中的有效电压。出于安全原因，已知将电动机的中性点中的相位线分开。在电动机控制单元(mcu)中发生分开，利用来自电子控制单元(ecu)的合适信息控制mcu。信号线用于在mcu和ecu之间传输该信息和测量信号，例如由转子位置传感器(rps)测量的电动机的转动角度。由此需要用于每一个信号方向的单独的线。每一个信号线在每一端需要用于信号传输的接触器。然而，由于施加的低电压所以这些接触器易出错。
技术实现要素：
本发明的目的是提供用于传输电信号的简单且成本高效的方案，并且能够利用较少的接触器和导线实现两侧通信。
该目的通过具有权利要求1的特征的电流镜装置实现。
因此，提供一种用于在两个电路单元之间进行双向通信的电流镜装置，所述装置包括在每一个电路单元中的一对相同的第一晶体管，所述第一晶体管的基极连接在一起以及所述第一晶体管的所述基极和集电极分别彼此连接，其中，所述基极和所述集电极之间的每一个连接由一对第二晶体管形成，以及两个所述电路单元的所述一对第二晶体管连接在一起，其中，每一个所述电路单元的所述一对第二晶体管的寄生二极管反方向布置。
电流镜通过使用额外的晶体管进行反向以由可控制地重构电流镜的方向而改变电路拓扑。这可以在每端仅用一个接触器来实现双向通行。
在优选实施例中，在每一个所述电路单元中布置一对mosfet。
在另外的优选实施例中，一个所述电路单元的所述mosfet是n通道增强型mosfet以及另一个所述电路单元的所述mosfet是p通道增强型mosfet。
另外有益地是，一个所述电路单元的两个晶体管的发射极连接到地面，以及另一个所述电路单元的两个所述晶体管的发射极连接到电源线。
优选地，所述发射极连接到地面的两个所述晶体管是npn晶体管，以及另一个所述电路单元的所述晶体管是pnp晶体管。
本发明的目的由具有权利要求5的特征的机电式机动车辆动力转向装置进一步实现。
因此，提供一种机电式机动车辆动力转向装置，其具有：电动机，所述电动机包括以星形连接(yconnection)彼此连接的至少三个相绕组；电控制器，所述电控制器电连接到所述电动机的电动机控制单元；正极馈送线和负极馈送线，该馈送线来自直流电压机动车辆电系统并且电连接到所述电控制器；驾驶电路，所述驾驶电路通过相应的连接线连接到所述电动机的所述至少三个相绕组，其中，所述驾驶电路配置为通过第一组的mosfet的相应的第一mosfet将每一个所述连接线连接到所述正极馈送线以及通过第二组的mosfet的相应的第二mosfet将每一个所述连接线连接到所述负极馈送线；其中，相对于所述直流电压机动车辆电系统，所述第一组的mosfet的寄生二极管和所述第二组的mosfet的所述寄生二极管反方向布置，以及其中，所述电控制器和所述电动机控制单元之间的连接包括用于双工双向通信的根据前述特征中任一项所述的电流镜装置。
在优选实施例中，通过所述电控制器和所述电动机控制单元之间的连接切换安全继电器，其中，一个相应的所述安全继电器位于每一个所述相绕组和所述星形连接之间。
附图说明
以下参照附图描述本发明的示例性实施例。在全部图中相同的附图标记表示相同的部件或功能相似的部件。
图1在示意图中示出现有技术中机电式动力转向装置。
图2示出用于现有技术中用于致动永久激励式同步电动机的电路；
图3示出根据本发明的用于致动永久激励式同步电动机的电路，该电路具有电动机的ecu和mcu之间的双向通信；以及
图4示出允许双向信号传输的电路单元的示意图。
具体实施方式
在图1中，示意性地示出机电式动力转向装置1，其具有连接到方向盘3的转向轴2，该方向盘3用于由驾驶员进行操作。转向齿条杆4以已知的方式连接到机动车辆的转向车轮5。转向轴2的转动通过小齿轮7导致转向齿条6的轴向位移，该小齿轮7以抗转矩的方式连接到转向轴2。机电式动力转向装置1在转向柱侧具有电动机壳体8。电动机壳体8连接到控制单元9，该控制单元9除了接收其他信号之外，还通过信号线11接收来自转矩传感器10的转矩信号，以及通过信号线12将相应的控制信号发送到布置在壳体8中的伺服电动机13。控制单元9本身通过供应线14接收输入信号，例如，车速。伺服电动机13是永久激励式同步电动机。控制单元9构造为反相器，该反相器与致动伺服电动机13的相绕组相关。在图2中更详细地示出该电路。现有技术中已知该设计。
供应线14a连接到供应线14的正极，以及供应线14b连接到供应线14的负极或机动车辆的车载电系统的地面连接，该地面连接利用与负极地面的直流电以常规方式起作用。第一组15包括三个mosfet150、1500、15000，该mosfet用于将车载电源电压供应给三个相绕组u、v和w。为此，总共三个mosfet160、1600、16000的第二组16设置为用于将地电位施加到相绕组u、v和w。为此，这两组mosfet馈送(feed)三条线17、18、19。相绕组u、v和w在电动机的开始点中的中性点20处彼此连接。在两个供应线14a和14b之间还设置滤波电容器21，该滤波电容器21抑制来自电动机控制单元(mcu)22以及布置在其前方的mosfet的高频反馈效应。
通过控制单元9和控制线23、24致动mosfet的两组15和16。第一组15和第二组16的mosfet设置为驱动器。这些驱动器mosfet以这种方式连接，即，其寄生二极管在相对于车载电源电压的反方向上连接。根据控制信号，它们将各个相绕组连接到正电位或地电位。这种连接在高频率时发生，使得在各个绕组u、v和w中，瞬时平均值作为用于产生辅助转矩的操作电压是有效的。
针对每一个相绕组u、v和w设置作为安全开关的中性点继电器25。
控制线23、24用于在mcu22和控制单元9之间传输与安全开关和测量信号(例如，由rps传感器26测量的电动机的转动角度和/或相电流和/或电动机温度)有关的信息。由此，需要单独的线23、24以用于每一个信号方向。在每一个情形下，每一个信号线23、24需要用于信号传输的接触器230、240。
图3示出本发明的实施例。除了mcu22和控制单元9之间的控制线之外，该电路与图2中所示的电路基本相同。
mcu22和控制单元9通过两个电路单元a和b与具有单个接触器270的单个双向通信线27连接，而电路单元a、b确定信号传输的方向。通信是半双向的(在两个方向上但是一次仅一个方向)。每一个电路单元a、b在信号线28、29上接收方向信息。在信号线30、31上传输信号，并且信号线32、33输送电源。具有信号线28、30、32的电路单元a布置在电动机的外侧，电动机位于发动机控制单元9的侧面。具有信号线29、31、33的控制单元b布置在电动机13的内侧。
由通信线27在mcu和ecu之间传输测量信号，例如，由rps传感器26测量的电动机的转动角度、和/或相电流和/或电动机温度和/或针对在电动机的中性点20中相位线分离的错误信号。
图4示出电路单元a和b的示意图，该电路单元允许在通信线27上进行双向信号传输。每一个电路单元a和b包括两个相同的双极面结型晶体管(bipolarjunctiontransistors，bjt)34、340、35、350，而电路单元a的bjt34、340是npn型晶体管，电路单元b的bjt35、350是pnp型晶体管。两个晶体管34和340以及35和350使其基极36、37连接在一起。此外，两个晶体管34、340以及35、350每一者使其基极36、37和集电极通过mosfet38、39、40、41连接在一起而构成电流镜42、43。电流镜是在另外有源器件中复制或镜像一个有源器件中电流的电路，而不论负载如何均使输出电路保持恒定。电路单元a的两个mosfet38、39利用源端子与背对背的寄生二极管380、390连接在一起。这两个mosfet是n通道增强型mosfet。电路单元b的两个mosfet40、41利用源端子与面对面的寄生二极管400、410连接在一起。这两个mosfet是p通道增强型mosfet。mosfet38、39、40、41与其寄生二极管380、390、400、410布置在单元中。集成在电流镜中的mosfet能够切换通信方向。一方面，如果mosfet39和40设置为导电，则信号以逆时针在+方向上从电路单元a传输到电路单元b。另一方面，如果mosfet38和41设置为导电，则信号以顺时针在-方向上从电路单元b传输到电路单元a。电路单元a和b连接在单个接触器270中。
本发明提供用于电信号传输的简单和成本有效的方案，其中利用仅仅一个接触器能够在电动机和ecu之间实现两侧通信。在通信接口的两个侧面上的双向电流镜使得能够使用一个导线用于两个通信方向。常规电流镜通过使用额外的晶体管进行反向以由可控制地重构电流镜的方向而改变电路拓扑。电平移动可以解释势差。
本发明不限于转向装置的具体设计。