CN103314215B

CN103314215B - 电动泵设备

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Publication number: CN103314215B
Application number: CN201280004608.0A
Authority: CN
Inventors: 日比勉; 今井深见
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2011-01-04
Filing date: 2012-01-04
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2032-01-04
Also published as: US20140037472A1; JP5994638B2; EP2662568A4; EP2662568A1; EP2662568B1; JPWO2012093678A1; WO2012093678A1; CN103314215A

Abstract

[问题]提供一种电动泵设备，其中，可以避免在检测到电气系统的故障之前故障检测电路停止运转的情况，并且可以增强故障检测的可靠性。[解决方案]车辆主体（61）上的安装单元（63）形成为使得在将电动泵设备（1）安装至车辆主体（61）的状态下，控制装置（5）的电路板（51）垂直于水平方向。构成用于检测电气系统的故障的微型计算机（72）的控制IC芯片（53）在电路板（51）上布置成在重力方向上高于侵入外壳（2）中的水使电气系统短路所处的最低水位Hmin。

Description

电动泵设备

技术领域

本发明涉及一种待安装在车辆上的电动泵设备。

背景技术

在设有所谓怠速停止功能的车辆中，通常即使在怠速停止的情形中，也通过使用电动泵设备确保对变速器等的油压供给，所述怠速停止功能为当车辆临时停车时自动地停止发动机。这种电动泵设备安装在车辆的有限的空间中。因此，强烈地要求电动泵设备小型化。因此，通常已经提出一种电动泵设备，其中，产生油压的泵、驱动该泵的马达、以及控制马达的操作的控制装置容置在共用外壳中以彼此成为一体，由此使电动泵设备小型化(例如，见专利文献1)。

例如，在车辆沿着覆盖有水的道路行驶的情形中，存在电动泵设备可能被淹没的可能性，并且因此通过密封构件等防止雨水等进入外壳。例如，当这种密封构件随着时间劣化时，雨水等可能进入外壳。因此，在控制装置如上文所述一体地形成的电动泵设备中，产生了由于发生在将供电装置(电池)与马达电连接的电气系统中的短路、或者由于雨水等所附着的电气系统的部分(线路等)的劣化而产生故障的可能性。

假设此情况，通常，控制装置设有故障检测功能。特别地，控制装置具有微型计算机以控制马达的操作，并且微型计算机检测供给到马达的电流和电压的值。当检测到的电流和电压值变为不可能的值或者不连续的值时，微型计算机判定发生故障并且通知驾驶员电动泵设备瘫痪。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-2010-112330

发明内容

本发明解决的问题

但是，在传统电动泵设备中，在外壳中发生浸没的情形中，在检测到电气系统故障之前，构成具有故障检测功能的微型计算机的IC芯片(故障检测电路)由水覆盖，并且因此存在可能不能检测到电气系统的故障的可能性。在这一点上，仍有改进的空间。

已经实施本发明从而解决该问题。本发明的目的是提供一种电动泵设备，其中，能够避免在检测到电气系统故障之前故障检测电路变得不起作用的情况，并且可以增强故障检测的确定性。

解决问题的方法

为了解决该问题，本发明的第一模式的要点是，电动泵设备包括：构造成产生油压的泵；构造成驱动泵的马达；构造成控制马达的操作的控制装置；以及容置泵、马达、以及控制装置的外壳，并且外壳具有待附接至车体的附接部，在控制装置的电路板上布置有故障检测电路，故障检测电路构造成检测将马达与供电装置电连接的电气系统的故障，并且故障检测电路在电路板上放置成在重力方向上高于外壳中的浸没使电气系统瘫痪时所处的最低水位。

在外壳中发生浸没的情形中，即当产生了故障检测电路淹没的状态时，即，估算出对电气系统故障的检测确定地失效。

在这一点上，根据本构造，故障检测电路放置成在重力方向上高于发生电气系统故障时所处的最低水位。因此，在外壳中发生浸没的情形中，在故障检测电路淹没并且故障检测(操作)确实地失效之前，电气系统的一部分淹没并且短路而导致电气系统瘫痪。另外，根据此构造，故障检测电路放置在重力方向上的较高侧。因此，即使在不发生电气系统的故障的情形中，也容易在雨水等附着到故障检测电路之前发生雨水等附着到电气系统的所述部分。因此，在故障检测电路变得不能检测故障之前，电气系统的所述部分劣化并且瘫痪。因此，故障检测电路能够更加确实地检测电气系统的故障，并且能够增强系统中的故障检测的确定性。

另外，在电动泵设备中，附接部可以形成为使得在将附接部附接至车体的状态下，电路板垂直于水平方向。根据此构造，故障检测电路设置成在重力方向上从发生电气系统的短路时所处的最低水位很大程度地向上分离开。因此，能够确实地防止在电气系统中发生短路之前淹没故障检测电路。

另外，在电动泵设备中，故障检测电路可以放置成高于电路板的起始于在重力方向上的下端的1/3的范围。根据此构造，能够优选地防止在检测到电气系统的故障之前淹没故障检测电路。

另外，附接部可以形成为在将附接部附接至车体的状态下，电路板处于水平方向。在此附接模式中，故障检测电路安装在电路板的上表面上，由此能够将电路放置成在重力方向上高于最低水位。

另外，电动泵设备还可以包括电流检测单元，该电流检测单元构造成检测供给到马达的电流，并且，故障检测电路可以基于由电流检测单元检测的电流检测电气系统的故障。根据此构造，能够通过简单的构造容易地检测电气系统的故障。

另外，电动泵设备还可以包括电压检测单元，该电压检测单元构造成检测施加到马达的电压，并且，故障检测电路可以基于由电压检测单元检测的电压检测电气系统的故障。根据此构造，能够通过简单的构造容易地检测电气系统的故障。

本发明的效果

根据本发明，能够提供一种电动泵设备，其中，能够避免在检测到电气系统故障之前故障检测电路变得不起作用的情况，并且能够增强故障检测的确定性。

附图说明

[图1]图1为示意性示出了实施方式1的电动泵设备的构造的截面图。

[图2]图2为在去除了盖的状态下的实施方式1的电动泵设备的后视图。

[图3]图3为示出了实施方式1的电动泵设备的电气构造的框图。

[图4]图4为示意性示出了实施方式2的电动泵设备的构造的截面图。

具体实施方式

下文将参照附图对实施方式1和实施方式2进行描述，在实施方式1和实施方式2中，本发明实施为待安装在车辆上以将油压供给到变速器等的电动泵设备。

(实施方式1)

如图1所示，电动泵设备1包括形成为近似圆筒形的外壳2。在外壳2中一体地容置有产生油压的泵3、驱动泵3的马达4、以及控制马达4的操作的控制装置5。在下文说明中，外壳2的一个轴向端侧(图1中的左侧)称为前侧，并且另一轴向端侧(图1中的右侧)称为后侧。

外壳2包括：近似环形的泵壳体11；放置在泵壳体11前方的泵板12；放置在泵壳体11后方的圆筒形马达壳体13；以及封闭马达壳体13的后开口端的盖14。泵壳体11和泵板12由金属材料制成，并且，马达壳体13和盖14由树脂材料制成。泵壳体11、泵板12、以及马达壳体13通过螺钉15彼此联接，并且盖14借助于焊接(振动焊接等)固定至马达壳体13。

在本实施方式中，泵3采用余摆线泵(内齿轮泵)。作为泵3的驱动源的马达4采用无传感器式无刷马达，该无传感器式无刷马达中未布置用于检测转子的旋转位置的旋转传感器，并且，马达4基于从控制装置5供给的三相(U、V、W)驱动电力进行旋转。

更具体地，泵3包括外齿轮21和内齿轮22，在外齿轮21中，齿部形成在内周上，在内齿轮22中，齿部形成在外周上。外齿轮21可旋转地容置在形成于泵壳体11的中部中的容置孔23中，并且内齿轮22放置在外齿轮21的内周侧。在封闭容置孔23的前端的泵板12中形成有用于将液压油吸入位于外齿轮21与内齿轮22之间的间隙中的吸入口24和用于排出液压油的排出口(未示出)。

在泵壳体11与泵板12之间、以及在泵壳体11与马达壳体13之间分别设置有O型圈16、17。盖14焊接至马达壳体13。因此，除了将外壳2中的液压油引入所通过的区域之外的部分是液密地密封的，并且防止雨水等从外部进入该部分。

在泵壳体11中，与容置孔23同轴地形成有圆筒形支撑部25，该支撑部25的直径小于向后突出的马达壳体13的直径。在支撑部25中，马达4的用作泵3的驱动轴的输出轴26以该输出轴突出至容置孔23中的状态穿过，并且输出轴26由布置在支撑部25的后部中的轴承装置27进行悬臂支撑。在本实施方式中，轴承装置27由彼此前后邻接的两个滚动轴承构成。内齿轮22可一体旋转地联接至输出轴26的前端。在泵壳体11的比支撑部25更靠前的部分与输出轴26之间设置有密封构件28，该密封构件28用于防止液压油从容置孔23向马达壳体13泄漏。

马达4包括具有输出轴26的转子31、和固定至马达壳体13的内周的定子32。特别地，转子31具有固定至输出轴26的后端的转子芯34、和固定至转子芯34的磁体35。转子芯34形成为从输出轴26的后端径向地延伸并且围绕支撑部25的带有底部的圆筒形，并且转子芯34可一体旋转地联接至输出轴26的后端。磁体35固定至转子芯34的外周面从而与定子32相对。

相比之下，定子32包括：定子芯39，该定子芯39由环状地形成的圆筒形部37和从圆筒形部37向内径向地突出的齿部38构成；和三相马达线圈41，该三相马达线圈41分别地通过绝缘体40围绕齿部38卷绕。在绝缘体40中形成有底座部42，该底座部42从圆筒形部37的后端延伸并且固定有控制装置5。

如图1和图2所示，在控制装置5的电路板(印刷电路板)51上安装有电源IC芯片52和控制IC芯片53，电源IC芯片52构成用于将驱动电力供给至马达线圈41的驱动电路71，控制IC芯片53构成用于控制驱动电路71的微型计算机72。控制装置5通过多个螺钉(在本实施方式中是六个螺钉)54a至54f紧固至绝缘体40的底座部42，从而控制装置固定至马达4的后侧。

如图1所示，各相的马达线圈41的连接端部分55夹紧地保持在电路板51与绝缘体40之间，由此将该部分电连接至控制装置5。更具体地，由传导性材料制成的挡圈57设置在通孔56的内周面上，通孔56邻近电源IC芯片52放置并且三个螺钉54c、54d、54e(在图1中，仅示出螺钉54d)分别地穿过通孔56。马达线圈41的连接端部分55夹紧地保持在电路板51与绝缘体40之间并且与挡圈57接触，由此将该部分与控制装置5电连接。如图2所示，控制装置5通过形成在马达壳体13上的连接器部58连接至车载的供电装置(电池)59。

电动泵设备1附接至车体61使得电路板51垂直于水平方向。特别地，如图2所示，在泵板12中形成有附接部63，附接部63向泵壳体11的径向外侧突出并且具有螺栓孔62。附接部63形成为使得当紧固螺栓(未示出)通过螺栓孔62并且电动泵设备1附接至车体61时，电路板51处于该板垂直于水平方向即平行于重力方向的状态。

在如此构造的电动泵设备1中，三相驱动电力从控制装置5供给至马达4，并且使转子31(输出轴26)旋转。然后，联接至输出轴26的内齿轮22旋转，由此驱动泵3并且将油压供给至未示出的变速器等。

接下来，将对电动泵设备的电气构造进行描述。

如图3所示，控制装置5包括：将三相驱动电力供给至马达线圈41u、41v、41w的驱动电路71(电源IC芯片52)；和将马达控制信号输出至驱动电路71以驱动马达4的微型计算机72(控制IC芯片53)。通过在各相的马达线圈41u、41v、41w上执行120度的矩形波传导，控制装置5将三相驱动电力供给至马达4。

更具体地，在驱动电路71中使用了众所周知的PWM(脉宽调制)逆变器，在PWM逆变器中，在使用一对串联连接的开关元件作为基本单元(开关臂)的情况下，对应于各相的马达线圈41u、41v、41w的三个开关臂并联地连接。即，从微型计算机72输出的马达控制信号限定构成驱动电路的各相的开关元件的ON/OFF状态(各相的开关臂的占空比)。驱动电路71响应于马达控制信号的输入进行操作以将三相驱动电力供给至马达。

微型计算机72连接有电压传感器73u、73v、73w，电压传感器73u、73v、73w起检测马达线圈41u、41v、41w的接线端电压Vu、Vv、Vw的电压检测单元的作用。微型计算机72基于由电压传感器73u、73v、73w检测的马达线圈41的感应电压(逆电动势)估算转子31的旋转位置(旋转角度)。特别地，检测当感应电压变为基准电压时的时点(零交叉点)，由此估算转子31的旋转位置。然后，微型计算机72确定传导样式，传导样式是根据估算的转子31的旋转位置设定为ON状态的开关元件的组合、即施加到马达线圈41u、41v、41w的电压的组合。

另外，微型计算机72连接有电流传感器74和上级ECU，电流传感器74起检测流至马达4的实际电流值I的电流检测单元的作用，上级ECU控制变速器的操作。微型计算机72执行反馈控制使得实际电流值I跟随由上级ECU输出的电流指令值I*，并且确定对应于电流指令值I*与实际电流值I之间的偏差的占空比。随后，微型计算机72将表示如上文所述确定的传导样式和占空比的马达控制信号输出至驱动电路71。因此，从驱动电路71供给三相驱动电力，并且使马达4旋转。

(故障检测)

接下来，将对本实施方式的电动泵设备中的故障检测进行描述。

微型计算机72包括故障检测功能，故障检测功能检测将马达4与供电装置59电连接的电气系统的故障。特别地，微型计算机72构造成使得当由电流传感器74检测的实际电流值I变为不可能的值或者不连续的值时，微型计算机判定在电气系统中发生故障并且通知驾驶员电动泵设备1瘫痪。在本实施方式中，即，微型计算机72(控制IC芯片53)对应于故障检测电路。电气系统通过包括驱动电路71、马达线圈41的连接端部分55、以及在供电装置59与驱动电路71之间的线路75和在驱动电路71与连接端部分55之间的线路76而构成。

例如，当在O型圈16、17随时间劣化的状态下，车辆沿着由于大雨而被水覆盖的路行驶，电动泵设备1被淹没，并且雨水等可能进入外壳2。此时，当具有故障检测功能的控制IC芯片53被水覆盖时，产生了可能未检测到电气系统的故障的可能性。具体地，估算出当控制IC芯片53处于淹没状态时，确定地不可能检测电气系统的故障。

考虑到此问题，如图2所示，控制IC芯片53设置在位于电路板51上并且与电源IC芯片52分离开的位置处，并且在将电动泵设备1附接至车体61的状态下，控制IC芯片53放置成在重力方向上高于(在图2中的上侧)在电气系统中发生短路所处的最低水位Hmin。更具体地，控制IC芯片53放置成高于电路板51的起始于在重力方向上的下端的1/3的范围，并且在重力方向上高于电源IC芯片52和与马达线圈41的连接端部分55连接的螺钉54c、54d、54e。在本实施方式中，在重力方向上从电源IC芯片52向下延伸的多个接线端52a所处的位置在最低水位Hmin处。根据此构造，在雨水等进入外壳2的情形中，电源IC芯片52的接线端在具有如上文所述的故障检测功能的控制IC芯片53之前淹没，并且在电气系统中发生短路。

如上文所述，本实施方式可以获得下列功能和效果。

(1)附接至车体61的附接部63形成为使得在将电动泵设备1附接至车体61的状态下，控制装置5的电路板51垂直于水平方向。然后，构成用于检测电气系统故障的微型计算机72的控制IC芯片53放置在电路板51上并且放置成在重力方向上高于外壳2中的浸没使电气系统短路所处的最低水位Hmin。

根据此构造，在外壳2中发生浸没的情况中，在控制IC芯片53淹没并且故障检测(操作)确实地失效之前，电气系统的一部分淹没并且短路而使电气系统瘫痪。另外，根据此构造，控制IC芯片53放置在重力方向上的更高侧。因此，即使在电气系统不短路的情况中，也容易在雨水等附着到控制IC芯片53之前发生雨水等附着到电气系统的所述部分。因此，在控制IC芯片53变得不能检测故障之前，电气系统的所述部分劣化并且瘫痪。因此，控制IC芯片53可以更确实地检测电气系统的故障，并且能够增强系统中的故障检测的确定性。

(2)由于附接部63形成为使得在将该附接部附接至车体61的状态下，电路板51垂直于水平方向，故而能够将控制IC芯片53放置成与电气系统发生短路所处的最低水位Hmin在重力方向上向上大幅地分离开。因此，能够在电气系统中发生短路之前确实地防止控制IC芯片53淹没。

(3)控制IC芯片53(微型计算机72)基于实际电流值I检测电气系统的故障。因此，电气系统的故障能够由简单的构造容易地检测。

(4)由于控制IC芯片53放置成高于电路板51的起始于在重力方向上的下端的1/3的范围，所以能够优选地防止控制IC芯片53在检测到电气系统的故障之前淹没。

本实施方式可以以对本实施方式进行适当地变型的下列模式实施。

·在本实施方式中，控制IC芯片53放置成高于电路板51的起始于在重力方向上的下端的1/3的范围，并且在重力方向上高于电源IC芯片52以及与马达线圈41的连接端部分55连接的螺钉54c、54d、54e。但是，本实施方式不局限于此。控制IC芯片53要求放置成在重力方向上高于最低水位Hmin。例如，控制IC芯片可以放置成高于电路板51的起始于在重力方向上的下端的1/3的范围。替代性地，例如，控制IC芯片53和电源IC芯片52可以放置成高于连接螺钉54c、54e的直线，并且电源IC芯片52可以放置成高于控制IC芯片53。在该替代方式中，连接螺钉54c、54e的直线的位置是最低水位Hmin。

·在本实施方式中，微型计算机72基于实际电流值I检测电气系统的故障。但是，本实施方式不局限于此。当由电压传感器73u、73v、73w检测的接线端电压Vu、Vv、Vw变为不可能的值或者不连续的值时，微型计算机可以判定在电气系统中发生故障。

·在本实施方式中，附接部63形成为使得在将电动泵设备1附接至车体61的状态下，电路板51垂直于水平方向。但是，本实施方式不局限于此。附接部可以形成为使得电路板51相对于水平方向倾斜。

(实施方式2)

图4示出了实施方式2的电动泵设备。除了控制装置5的附接的方式之外，实施方式2与实施方式1类似地构成，并且因此省略该部分的具体描述。

在实施方式2中，附接部形成为使得在将电动泵设备1附接至车体的状态下，电路板51处于水平方向。电路板51通过螺钉54固定至马达壳体13和泵壳体11。控制IC芯片53安装在电路板51的一个表面上，电源IC芯片52安装在另一表面上，并且控制IC芯片53放置成在重力方向上高于电源IC芯片52。在本实施方式中，多个接线端从电源IC芯片52上突出的位置位于最低水位Hmin处。盖14由其它螺栓60固定至马达壳体13的底座部42并且封闭控制装置5和下开口端。

实施方式2的功能和效果类似于实施方式1的功能和效果。根据此构造，在外壳2中发生浸没的情形中，即，控制IC芯片53淹没并且故障检测(操作)确定地失效之前，电气系统的一部分淹没并且短路从而使电气系统瘫痪。根据此构造，控制IC芯片53放置在重力方向上的更高侧。因此，即使在电气系统未发生短路的情形中，也容易在雨水等附着到控制IC芯片53之前发生雨水等附着到电气系统的所述部分。因此，在控制IC芯片53变得不能检测故障之前，电气系统的所述部分劣化并且瘫痪。因此，控制IC芯片53能够更加确实地检测电气系统的故障，并且可以增强系统中的故障检测的确定性。

本申请基于2011年1月4日提交的日本专利申请No.2011-000123，并且上述申请的公开内容通过参引结合入本文。

工业实用性

根据本发明，能够提供一种电动泵设备，其能够避免故障检测电路在检测电气系统的故障之前变得不起作用的情况并且能够增强故障检测的确定性。

附图标记说明

1…电动泵设备，2…外壳，3…泵，4…马达，5…控制装置，11…泵壳体，12…泵板，13…马达壳体，14…盖，21…外齿轮，22…内齿轮，26…输出轴，31…转子，32…定子，34…转子芯，35…磁体，39…定子芯，40…绝缘体，41、41u、41v、41w…马达线圈，51…电路板，52…电源IC芯片，53…控制IC芯片，55…连接端部分，59…车载的供电装置，61…车体，63…附接部，71…驱动电路，72…微型计算机，73u、73v、73w…电压传感器，74…电流传感器，75、76…线路，Hmin…最低水位。

Claims

1.一种电动泵设备，其包括：构造成产生油压的泵；构造成驱动所述泵的马达；构造成控制所述马达的操作的控制装置；以及容置所述泵、所述马达、以及所述控制装置的外壳，并且所述外壳具有待附接至车体的附接部，其中，

在所述控制装置的电路板上设置有故障检测电路，所述故障检测电路构造成检测将所述马达与供电装置电连接的电气系统的故障，并且

所述故障检测电路在所述电路板上放置成在重力方向上高于所述外壳中的浸没使所述电气系统瘫痪时所处的最低水位。

2.根据权利要求1所述的电动泵设备，其中，所述附接部形成为使得在将所述附接部附接至所述车体的状态下，所述电路板垂直于水平方向。

3.根据权利要求1所述的电动泵设备，其中，所述故障检测电路放置成高于所述电路板的起始于在重力方向上的下端的1/3的范围。

4.根据权利要求1所述的电动泵设备，其中，所述附接部形成为使得在将所述附接部附接至所述车体的状态下，所述电路板处于水平方向，并且，所述故障检测电路安装在所述电路板的上表面上，由此所述故障检测电路放置成在重力方向上高于所述最低水位。

5.根据权利要求1所述的电动泵设备，还包括电流检测单元，所述电流检测单元构造成检测供给到所述马达的电流，其中，所述故障检测电路基于由所述电流检测单元检测的电流检测所述电气系统的故障。

6.根据权利要求1所述的电动泵设备，还包括电压检测单元，所述电压检测单元构造成检测施加到所述马达的电压，其中，所述故障检测电路基于由所述电压检测单元检测的电压检测所述电气系统的故障。

7.根据权利要求2所述的电动泵设备，其中，所述故障检测电路放置成高于所述电路板的起始于在重力方向上的下端的1/3的范围。