CN105191080A - 用于机动车的电子流体泵 - Google Patents

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哈拉尔德·施皮茨
菲力克斯·科斯马斯·科普迈尔
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迈克尔·哈泽
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Abstract

本发明涉及用于机动车的电子流体泵(10)，所述泵包括具有电子引擎管理系统(30)的电子整流驱动马达(20)。电子引擎管理系统(30)具有第一主板(40)和第二主板(50)。另外，引擎管理系统(30)具有至少一个中间板(801-802)，其位于两个主板(40、50)之间并且借助于各自的柔性传导带(701-704)电连接到两个主板(40、50)。至少一个电子元件(681-682)位于中间板(801-802)上。两个主板(40、50)和中间板(801-802)位于不同的各自的平面上。

Description

用于机动车的电子流体泵
本发明涉及电子的车辆流体泵，其具有电子整流驱动马达，该驱动马达包括具有多个板的电子马达控制单元。
板为板形构件，电子元件能够被紧固在该构件处或者在该构件上并且能够在该构件处或该构件上被供给电能和/或信号，或者能够将电能和/或信号应用于该构件。这些元件通过轨道相互连接。
在用于电子整流驱动马达的电子马达控制单元中，设置了用于直接驱动马达线圈的功率半导体和用于逻辑控制的信号处理半导体。功率半导体产生可能会影响信号处理电子单元的大量热量。另外，在存在陡峭的切换边缘时，功率半导体可能会将强干扰引入对信号处理元件中。
因此本发明的一个目的在于提供电子的车辆流体泵，其具有紧凑的电子马达控制单元，所述电子马达控制单元允许各种电子组件之间良好的电分离和热分离。
根据本发明，利用具有权利要求1的特征的车辆流体泵实现了该目的。电子马达控制单元包括第一主板40和第二主板50。这两个主板承载各种电子组件的电子元件。在两个主板之间，在与主板取向偏离的空间平面处布置有中间板。中间板借助于柔性传导带分别与两个主板电连接，由此使两个主板彼此机械连接和电连接。另外，中间板包括至少一个电子元件。
根据一个优选实施例，与中间板相比，两个主板具有大得多的配置。因此，主板包括相当大数量的电子元件。
第一主板例如包括功率半导体，而第二主板例如包括信号处理半导体。由于元件以功能上分离的方式布置在不同板上，因此除了彼此空间分离之外，元件彼此热分离和电分离。
因此，防止了功率半导体强烈地加热或者以另外的方式影响信号处理元件。
柔性传导带和中间板允许使热传递最小化。另外，柔性传导带允许任何类型的折叠使得能够实现非常紧凑的设计。另外，中间板允许两个主板相互电去耦。
马达控制单元由柔性板结构限定。折叠类型提供大的放置区域。这允许元件易于建立接触并且机械可靠地接触。
根据一个优选实施例，第一主板包括多个功率半导体并且限定了功率板。由于所有的功率半导体都被布置在第一主板上，因此第二主板不包括任何功率半导体。会以最优的方式放置第一主板以确保良好的冷却。为了避免长的信号路径，第二主板能够被放置为更靠近马达控制单元的信号线。因此，两个主板在关于它们的功能方面能够以最优的方式被布置。
根据另一示例性实施例，第二主板包括多个信号处理元件以及处理器并且限定了信号处理板。功率板和信号处理板两者都具有模块化配置。严格模块化配置允许更容易地执行功率电子单元或信号处理元件内的切换变化，这是因为它们不影响相应的其他模块的轨道布局。
根据另一实施例，马达控制单元的两个未折叠的主板具有蝶形对称性。由于该布置，在折叠状态下，功率板和信号处理板几乎完全地相互重叠。该折叠状态对应于马达控制单元的工作状态。
利用中间板，两个主板可以被布置为使得它们相对于彼此形成Z形。然而，特别优选的是，将两个主板和中间板相对于彼此布置，使得它们形成U形。在U形折叠中，通过中间板形成了两个主板之间的横向连接。同时，中间板限定了两个主板之间的距离。
根据另一实施例，柔性传导带分别与相关联的主板和中间板整体地并且以不含插头的方式连接。马达控制单元的所有板和传导带因此形成单个部件。将板相互连接的柔性传导带由在这些区域中具有大大减小的材料厚度的板体来配置。例如，材料厚度的减小通过材料去除工艺(例如铣削)来实现。这样，产生了柔性传导带。然而，这些柔性传导带不能如期望地经常弯曲或者以小的半径弯曲。但是，柔性传导带允许对于安装的目的来说足够的单次弯曲。
由于整体式设计，不需要设置插头来连接传导带和板。整体式设计防止了在组装或安装期间的差错，导致了减轻的重量并且由于避免了不正确的插头连接而提供了可靠的电连接。
柔性传导带和板由例如聚脂、聚萘二甲酸乙二酯或聚酰胺制成。柔性传导带提供的优点在于它们的形状能够适应于壳体的更复杂的形状，即能够特别有效地使用壳体的内部。通常，柔性传导带的柔性足以允许以高达120°的角度在弯曲边缘处弯曲，其中实际上90°范围内的弯曲角度通常就足够了。
根据另一实施例，在中间板上布置有信号去耦电子单元。该信号去耦电子单元可以包括无源和有源电子元件。在中间板上设置信号去耦电子单元防止了来自信号处理电子单元的干扰信号被传输到功率电子单元和/或防止了来自功率电子单元的干扰信号被传输到信号处理电子单元。通过中间板上的信号去耦电子单元对功率电子单元的隔离可靠地防止了功率电子单元的干扰被馈送到车辆电子单元的车载电系统中。
根据另一实施例，设置了分开的传感器板，其通过另一柔性传导带与两个主板中相应的一个连接、优选与信号处理板连接。信号处理板因此可以被放置为靠近信号接受单元。这允许更好的信号质量。信号处理板可以优选地与相应主板整体地形成，使得从制造角度来说不需要单独地制造另外的板。
根据另一实施例，信号处理板在两侧上都被装配。在两侧上都被装配产生了更大的放置区域。
根据另一实施例，功率板在一侧上被装配。功率板在一侧上装配有电子元件。通过功率板的未被装配的一侧，可以通过将该未被装配的一侧直接完全布置在冷却体上来散热。
根据另一实施例，功率板的未被装配的一侧通过导热装置与分隔盆状件的壳体热连接。分隔盆状件浸在湿侧的流体中并且因此被持久地冷却。该位置适合于冷却功率电子单元。
通过通孔接触能够改善从被装配一侧到未被装配一侧的热传递。
导热装置确保均匀的热分布，这进一步允许优化温度检测以及功率元件中的更高功率损失。
根据另一实施例，传感器板装配有转子位置传感器、优选霍尔传感器。该霍尔传感器能够检测马达转子的当前位置。
根据另一实施例，功率板和/或信号处理板通过至少一个闭锁构件被固定在壳体中。闭锁凹部和闭锁构件之间的连接抵消了柔性传导带的弹性力。
当在板的边缘处设置了闭锁凹部并且在壳体处设置了相应的闭锁构件时，板能够在其精确的位置中被固定到壳体。特别地，在安装情况下，在将马达壳体盖布置到位之前使板实现正确取向的定位。这确保了对定位的良好监测。
下文中参照附图基于优选实施例来详细描述本发明，在这些附图中：
图1示出了具有被安装的柔性电路板结构的电子的车辆流体泵的纵截面，
图2示出了处于未折叠状态的柔性电路板结构的透视图，
图3示出了具有折叠起来的传感器板的柔性电路板结构的图示，和
图4示出了柔性电路板结构的俯视图。
图1中示出了电子的车辆流体泵10的纵截面。车辆流体泵10用于向车辆内燃机供给冷却剂、优选地为水。电子的车辆流体泵10大致包括具有马达壳体盖85的马达壳体84，在该马达壳体中布置有电子整流驱动马达20。驱动马达20包括在其定子侧的马达定子110和在其转子侧的带有被插入的永磁体113的马达转子112。
电子整流驱动马达20包括分隔盆状件116，使得包括永磁体113的整个马达转子112都被布置在湿区域中。马达转子112以通过马达转子轴14附接到泵轮118以与该泵轮一起转动。马达定子110以流体密封的方式由分隔盆状件116防护。湿区域通过分隔盆状件116与干式马达定子110和电子马达控制单元30分离。
马达控制单元30包括具有第一主板40和第二主板50的柔性板结构。两个中间板801-802通过柔性传导带701-704被布置在第一主板40和第二主板50之间。在安装的状态下，两个主板40、50和中间板801-802相对于彼此被折叠使得它们形成U形，使得第一主板40和第二主板50被布置为彼此相对。
第一主板40在一侧上被装配。第二主板50在两侧上都被装配。第一主板40的未被装配的一侧通过导热装置与分隔盆状件116热连接。马达控制单元30还包括传感器板76。该传感器板76与第二主板50电连接并且装配有转子位置传感器78。根据此处图示的实施例，转子位置传感器78被实现为霍尔传感器。传感器板76的转子位置传感器78被布置在马达转子112的区域中。
第二主板50借助于壳体侧的闭锁构件73通过至少一个闭锁凹部72被固定在电子的车辆流体泵10的马达壳体84中。闭锁凹部72和闭锁构件73之间的连接被布置使得其抵消柔性传导带701-704的弹性力。
第一主板40的未被装配的一侧通过导热装置被放置到分隔盆状件116上。在该情况下，柔性电路板结构仍然处于其未折叠状态。如果电子的车辆流体泵10的马达壳体84的盖85随后被放置到分隔盆状件116上，则柔性传导带701-704变形并且第一主板40和第二主板50与中间板801-802一起形成U形配置。
在图2中，图1的马达控制单元30被示出为处于其未折叠状态。马达控制单元30包括两个主板40、50和两个中间板801-802，它们通过柔性传导带701-704相互机械连接和电连接或者相互耦接。柔性传导带701-704整体地并且以不含插头的方式与第一主板40和第二主板50以及与中间板801-802连接。第一主板40在一侧上被装配。在被装配的一侧上，第一主板40包括多个功率半导体66。其提供功率板60。第一主板40通过柔性传导带701-704与第二主板50电连接和机械连接。在柔性传导带701-704上布置有两个中间板801-802。这些中间板801-802包括至少一个电子元件681-682。例如，该电子元件681-682限定了信号去耦电子单元82。
与第一主板40相比，第二主板50在两侧上都被装配。例如，第二主板50在一个被装配的侧上包括多个信号处理元件74，并且在另一被装配的侧上包括处理器64。第二主板50提供信号处理板62。第二主板50的底部区域包括闭锁凹部72，借助于该闭锁凹部，柔性电路板通过闭锁构件73被固定到马达壳体84。
分开的传感器板76通过另一柔性传导带71与信号处理板62连接。信号处理板62包括至少一个转子位置传感器78。如图4中所示，转子位置传感器78被配置为霍尔传感器。
整体上，第一主板40和第二主板50的未折叠布置具有蝶形对称性。
图3图示了具有折叠起来的传感器板76的柔性电路板结构的图示。折叠起来的传感器板76在此位于偏离第二主板50的空间平面处。传感器板76通过另一柔性传导带71与第二主板50机械连接和电连接。以与使用柔性传导带701-704相似的方式，这是整体且不含插头的连接。
传感器板76包括用于检测马达转子112当前位置的转子位置传感器78。根据该示例性实施例，转子位置传感器78被配置为霍尔传感器。霍尔传感器被布置在传感器板76的边缘区域中。
图4图示了在其上布置有电子元件681-682的柔性电路板结构的俯视图。
10电子的车辆流体泵
20电子整流驱动马达
30电子马达控制单元
40第一主板
50第二主板
60功率板
62信号处理板
64处理器
66功率半导体
681-682电子元件
701-704柔性传导带中间板
71柔性传导带传感器板
72闭锁凹部
73闭锁构件
74信号处理
76传感器板
78转子位置传感器
801-802中间板
82信号去耦电子单元
84马达壳体
85马达壳体盖
110马达定子
112马达转子
113永磁体
114马达转子轴
116分隔盆状件
118泵轮
120定子线圈

Claims (13)

1.一种电子的车辆流体泵(10)，包括含有电子马达控制单元(30)的电子整流驱动马达(20)，
其中所述马达控制单元(30)包括第一主板(40)和第二主板(50)，
其特征在于，
所述马达控制单元(30)包括至少一个中间板(801-802)，所述中间板被布置在两个主板(40、50)之间并且借助于至少一个柔性传导带(701-704)分别与所述两个主板(40、50)电连接，
其中在所述中间板(801-802)上布置有至少一个电子元件(681-682)，并且
其中所述两个主板(40、50)和所述中间板(801-802)分别被布置在不同的空间平面处。
2.根据权利要求1所述的电子的车辆流体泵(10)，其中所述第一主板(40)限定包括多个功率半导体(66)的功率板(60)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电子的车辆流体泵(10)，其中所述第二主板(50)限定信号处理板(62)，所述信号处理板包括信号处理元件(74)以及优选地包括处理器(64)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电子的车辆流体泵(10)，其中所述马达控制单元(30)的两个未折叠的主板(40、50)具有蝶形对称性。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电子的车辆流体泵(10)，其中所述两个主板(40、50)和所述中间板(801-802)相对于彼此折叠以形成U形。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电子的车辆流体泵(10)，其中所述柔性传导带(701-704)整体地并且以不含插头的方式分别与相关联的主板(40、50)和所述中间板(801-802)连接。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电子的车辆流体泵(10)，其中在所述中间板(801-802)上布置有信号去耦电子单元(82)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电子的车辆流体泵(10)，其中设置有分开的传感器板(76)，所述传感器板通过另一柔性传导带(71)相应地与所述两个主板(40、50)中的一个连接、优选与所述信号处理板(62)连接。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电子的车辆流体泵(10)，其中所述信号处理板(62)在两侧上都被装配。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电子的车辆流体泵(10)，其中所述功率板(60)在一侧上被装配。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电子的车辆流体泵(10)，其中所述功率板(60)未被装配的一侧通过导热装置与分隔盆状件壳体(116)热连接。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电子的车辆流体泵(10)，其中所述传感器板(76)装配有转子位置传感器(78)、优选霍尔传感器。
13.根据前述权利要求中任一项所述的电子的车辆流体泵(10)，其中所述功率板(60)和/或所述信号处理板(62)通过至少一个闭锁构件(73)被固定在壳体(84)中，所述闭锁构件抵消所述柔性传导带(701-704)的弹性力。
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