CN109843671A - 电动液压式机动车辆控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种尤其用于机动车辆制动系统的电动液压式机动车辆控制装置(1)，该电动液压式机动车辆控制装置包括：液压单元(10)，该液压单元具有电启动阀(15)；电子控制单元(20)，该电子控制单元包括具有用于致动这些阀(15)的电气和/或电子部件的第一印刷电路板(21)；以及电动马达(30)，该电动马达用于驱动可电控的液压压力源(14)，其中，电气和/或电子部件、尤其是用于致动该电动马达(30)的功率电子器件部件被安排在第二印刷电路板(12)上，该第二印刷电路板被安排成与该电子控制单元(20)分离开。

Description

电动液压式机动车辆控制装置
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的电动液压式机动车辆控制装置。
DE 10 2012 220 485 A1已经披露了一种电动液压式机动车辆控制装置，该电动液压式机动车辆控制装置包括液压单元、电动马达以及电子控制单元，该电子控制单元具有用于容纳电气和/或电子部件的第一印刷电路板。
WO 2013/023953 A1已经披露了制动激活单元，其中，可以由车辆驾驶员致动的主制动缸、可电控的压力供给装置以及阀组件被安排在壳体中。压力供给装置的电动马达附接至壳体的第一侧面。制动激活单元的电子开环和闭环控制单元被安排在壳体的与电动马达相反的方向上的第二侧面上。该电子开环和闭环控制单元在此用于致动阀组件并且用于致动压力供给装置，并且压力供给装置的电动马达的功率电子器件部件因此与(例如用于致动阀组件的)其他电子部件一起集成到该电子开环和闭环控制单元中。电动马达与电子开环和闭环控制单元之间的电连接件因此必须被引导至壳体。电动马达与电子开环和闭环控制单元接触的形成需要插头，该插头由于需要对微摩擦(当温度改变时可能由膨胀程度的变化引起)不敏感而是高成本的、大的且昂贵的。此外，高成本的冷却机构是冷却包括电动马达的功率电子器件的电子开环和闭环控制单元所必需的。还不利的是，功率电子器件在电子开环和闭环控制单元的印刷电路板中所需要的线路截面导致昂贵的印刷电路板，该印刷电路板对于印刷电路板的只需要对信号线路进行布线的其他大的区域而言尺寸过大。
本发明所基于的目的在于克服所指明的缺点。此外，可以获得尤其用于机动车辆的线控制动式制动系统的、以具有成本效益的方式制造的紧凑型电动液压式机动车辆控制单元。
根据本发明，借助于如权利要求1所述的电动液压式机动车辆控制装置来实现此目的。
本发明所基于的构思在于：在具有液压单元、用于驱动机动车辆控制装置的可电控的液压压力源的电动马达以及用于致动机动车辆控制装置的可电控的部件的电子控制单元的电动液压式机动车辆控制装置中，用于致动电动马达的电气和/或电子部件被安排在第二印刷电路板上，该第二印刷电路板被安排成与该电子控制单元分离开。
用于致动电动马达的功率电子器件部件优选地被安排在第二印刷电路板上。电动马达的全部功率电子器件特别优选地被安排在第二印刷电路板上。六个驱动器部件和用于致动制动器元件(如电动马达的全部功率电子器件)的一个集成电路模块非常特别优选地被安排在第二印刷电路板上。
电动马达优选地是无刷直流达。
优选地，电动马达至少部分地被马达壳体包围。特别优选地，马达壳体是围绕电动马达注塑模制的。
优选地，可电控的液压压力源被至少部分地安排在液压单元内部。特别优选地，压力源的压力空间被至少部分地安排在液压单元内部。
根据依据本发明的机动车辆控制装置的一个实施例，该电子控制单元和该电动马达被安排在该液压单元的不同的侧面上，并且其中该第二印刷电路板被安排在其上安排有该电动马达的侧面的区域中。具有最小可能的侧面的紧凑型机动车辆控制装置因此是可能的。此外，用于致动电动马达的电气和/或电子部件被安排在电动马达的附近。特别优选地，电子控制单元和电动马达被安排在液压单元的彼此相反放置的侧面上。
优选地，液压单元被构造成基本上为长方体形状。
优选地，液压单元具有第一侧面和第二侧面，其中，电子控制单元被安排在第一侧面上，并且电动马达被安排在第二侧面上，并且其中，第二印刷电路板被安排在第二侧面的区域中。特别优选地，第一侧面和第二侧面彼此相反地放置。
优选地，电子控制单元被安排在与电动马达相反的方向上的侧面上，以便允许阀组件与控制单元之间的简单的电连接或磁性连接。
优选地，机动车辆控制装置、尤其是液压单元包括至少一个制动踏板启动行程确定的装置或压力传感器。制动踏板启动行程确定的装置和/或压力传感器特别优选地被安排在关于电子控制单元的侧面的区域中。
优选地，第二印刷电路板被安排在液压单元与电动马达之间。这允许将由用于致动电动马达的电气和/或电子部件产生的热量直接传导至液压单元。
优选地，第二电路板具有开口，该压力源的一部分被引导穿过该开口。由于该开口，第二印刷电路板的例如在液压单元与电动马达之间的节省空间的布置成为可能。
该压力源优选地被实施为液压缸-活塞组件，该液压缸-活塞组件的活塞能够由该电动马达借助于旋转-平移齿轮机构来移位。
该压力源的缸或旋转-平移齿轮机构优选地被引导穿过该第二印刷电路板中的开口。
优选地，根据依据本发明的机动车辆控制装置的一个优选实施例，该电动马达的马达绕组的端子直接接触在该第二印刷电路板上。因此，可以省去用于马达绕组的端子的较高成本的电力分配端子或可拆卸插头型连接件。
优选地，该电动马达是通过注塑模制以马达壳体封装的。该第二印刷电路板的至少一个电气或电子部件特别优选地在该注塑模制式封装中被安排在囊窝部中。电容器或电感器特别优选地在该注塑模制式封装中被安排在囊窝部中。因此最优程度地利用了可获得的空间。
根据本发明的一个优选改进，第二印刷电路板以两件式实施为具有第一印刷电路板部分和第二印刷电路板部分。
特别优选地，这些印刷电路板部分以它们形成用于该压力源的一部分引导穿过的开口的方式来实施。
此外，特别优选的是，在该第一印刷电路板部分和该第二印刷电路板部分上冗余地实施这些电气和/或电子部件、有利地是用于致动该电动马达的功率电子器件。
优选地，冗余地实施对该第二印刷电路板供给电能。特别优选地呈现了用于对第二印刷电路板供能的第一能源和第二能源。为了获得电动马达的冗余致动，有利的是第一能源对第一印刷电路板部分供能并且第二能源对第二印刷电路板部分供能。
优选地，在液压单元中安排有制动踏板启动的主制动缸，该制动踏板启动的主制动缸约束至少一个活塞和液压压力空间，其中，车轮制动器可以连接至压力空间，并且其中，可以借助于传输启动力的压杆来致动活塞。
该机动车辆控制装置优选地包括制动踏板感觉模拟器，该制动踏板感觉模拟器被至少部分地安排在液压单元中。
本发明的一个优点在于，可以以更简单且更具有成本效益的方式传导出电气和/或电子部件的热量，这是由于在致动电动马达的期间与电子控制单元的第一印刷电路板分开地、具体是仅在第二印刷电路板上传导高电流。仅在第二印刷电路板上需要针对传导高电流的电气和/或电子部件的高成本的冷却系统。电子控制单元和/或第一印刷电路板则传导足够用于例如致动阀的任何相对较低的电流，并且因此可以省去第一印刷电路板的或电子控制单元中的高成本的冷却系统。
本发明还具有的优点在于，第一印刷电路板可以以更加具有成本效益的方式制成，尤其是具有相对较小的线路截面。
此外，本发明提供的优点在于，不需要任何高成本的直通连接件、尤其是穿过液压单元的高电流线路。
根据本发明的一个优选实施例，这些阀被安排在液压单元的与电动马达相反的方向上的侧面上。
在大气压下的压力介质贮存容器优选地附接至液压单元的上侧面。
机动车辆控制装置优选地在机动车辆的制动系统中使用，该制动系统可以在通过车辆驾驶员和独立于车辆驾驶员的“线控制动”操作模式下启动，优选地在“线控制动”操作模式下操作，并且可以在至少一个后备操作模式下操作，在该至少一个后备操作模式下只由车辆驾驶员操作成为可能。
本发明的另外的优选实施例将从从属权利要求和以下参考附图的描述中显现。
在附图中
图1示出了根据本发明的电动液压式机动车辆控制装置的示例性实施例，
图2示出了第二印刷电路板的第一示例性实施例，并且
图3示出了第二印刷电路板的第二示例性实施例。
图1示出了根据本发明的用于具有液压启动式车轮制动器的机动车辆制动系统的电动液压式机动车辆控制装置的示例性实施例的示意性图示。机动车辆控制装置1包括具有电启动阀15的液压单元10(HCU：液压控制单元)、电子控制单元20(ECU：电子控制单元)、以及驱动可电控的液压压力源14的电动马达30。(第二)印刷电路板12被安排成与电子控制单元20分离开，用于致动电动马达30的电气和/或电子部件40a、40b被安排在该印刷电路板上。例如，电动马达30的功率电子器件40被安排在印刷电路板12上。
电动马达30包括转子32和定子33，并且例如被实施为无刷直流马达。电动马达30例如至少部分地被马达壳体31包围。马达壳体31被实施为塑料注塑模制件。
电动马达30被安排在液压单元10的第一侧面上。
除了阀15之外，液压单元10还包括例如在液压单元10中仅以缸孔的形式示意性地展示的主制动缸13。主制动缸13包括至少一个液压压力空间和启动活塞(未示出)，该启动活塞可以由车辆驾驶员借助于压杆来启动，并且该启动活塞约束液压压力空间。机动车辆制动系统的车轮制动器(未示出)可以借助于液压连接件连接至压力空间。当车轮制动器连接至主制动缸13的压力空间时，主制动缸13在制动系统的后备操作模式下例如用于通过驱动器将压力应用于车轮制动器。主制动缸13的纵向轴线有利地被安排成基本上与机动车辆的行进方向平行。
提供液压单元10的电启动阀15例如用于在车轮制动器处设定特定于车轮的制动压力和/或用于使压力源14或主制动缸13与车轮制动器断开/连接。
可电控的压力源14例如被实施为液压缸-活塞组件，该液压缸-活塞组件的活塞18可以由电动马达30借助于旋转-平移齿轮机构17在缸16中沿缸-活塞组件的纵向轴线(缸轴线)移位。齿轮机构17例如被实施为滚珠丝杠驱动器或滚柱丝杠驱动器。用于检测电动马达30的转子位置的仅示意性指示的转子位置传感器系统由附图标记36表示。
在制动系统的线控制动操作模式下，可以借助于压力源14的压力空间19中的压力来致动车轮制动器。为此目的，可以根据制动踏板的启动来致动电动马达30。
压力源14被至少部分地安排在液压单元10内部。例如，缸16延伸穿过印刷电路板12并且延伸到液压单元10中，为此目的，该印刷电路板具有开口(见图2和图3中的附图标记45或45’)。
在大气压下的压力介质贮存容器50优选地被安排在液压单元10的上侧面。
主制动缸13、阀15以及压力源14被完全或至少部分地安排在液压单元10内部。
此外，液压单元10包括用于连接至车轮制动器的液压口(未示出)。
电动马达30的纵向轴线被安排成相对于主制动缸13的纵向轴线是垂直或近似垂直的。同样地，压力源14的纵向轴线被安排成相对于主制动缸13的纵向轴线是垂直或近似垂直的。电动马达30和压力源14的缸-活塞组件被安排成在共同的轴线上对齐。
控制单元20包括(第一)印刷电路板21，在该印刷电路板上安排有用于致动液压单元10的阀15的电气和/或电子部件。此外，在第一印刷电路板21上提供有用于给电子控制单元20或印刷电路板21供给电能的至少一个连接插头。通过控制装置壳体22有利地保护印刷电路板21。
控制单元20至少用于致动阀15、并且例如被安排在液压单元10的与电动马达30相反的方向上的第二侧面上。在电动马达30与控制单元20之间例如用于传输(传感器)信号的电连接件有利地延伸穿过液压单元10，以便保护电连接件。
阀15也有利地被安排在液压单元10的与电动马达30相反的方向上的侧面上，其结果是，阀15与电子控制单元20之间的简单的电连接或磁性连接成为可能。阀15有利地由控制装置壳体22覆盖。
机动车辆控制装置1有利地包括制动踏板感觉模拟器(未示出)，在线控制动操作模式下该制动踏板感觉模拟器给予车辆驾驶员舒适的制动踏板感觉。制动踏板感觉模拟器可以完全或部分地在液压单元10内部延伸。替代性地，制动踏板感觉模拟器可以被实施为独立模块。
为了对机动车辆控制装置1供给电能，例如提供第一电能供给单元和第二电能供给单元(图1中未示出)，其中，这两个能量供给单元是彼此独立的。
在其中电动马达的功率电子器件集成在被安排在液压单元的与电动马达相反的方向上的一侧或被安排在电子控制单元的(第一)印刷电路板上的电子控制单元上的机动车辆控制装置中，电动马达与电子控制单元或第一印刷电路板接触的形成需要插头，该插头由于需要对微摩擦(由热膨胀程度的变化引起)不敏感而是高成本的、大的并且昂贵的。此外，高成本的冷却机构是冷却功率电子器件所必需的。还不利的是，(第一)印刷电路板内部的功率电子器件所需要的线路截面导致昂贵的印刷电路板，该印刷电路板对于印刷电路板只需要对信号线路进行布线的其他大的区域而言尺寸过大。
例如，通过在被安排成与电子控制单元20分离开的第二印刷电路板12上安排电动马达30的功率电子器件40来消除所指明的缺点。结果是，对于机动车辆控制装置1的装箱体积、成本和性能而言也获得了优势。还可以在保留第一印刷电路板21的同时，借助于第二印刷电路板12冗余的实施例以相对具有成本效益的方式实施冗余的正常制动功能(即线控制动功能)。
例如，功率电子器件部件(或第二印刷电路板12)被安排在液压单元10的电动马达侧，以便致动电动马达30，即第二印刷电路板12被安排在其上安排有电动马达30的侧面的区域中。在此背景下，电子控制单元20一方面与电动马达30被安排在液压单元10的不同侧面上，并且另一方面与第二印刷电路板12被安排在液压单元的不同侧面上。电子控制单元20(其不包括用于致动电动马达的功率电子器件部件)的第一印刷电路板21因此可以在没有厚铜层的情况下以具有显著成本效益的方式制成。用于致动电动马达30(功率电子器件40)的功率电子器件部件有利地被安排在液压单元10的与电子控制单元20相反放置的侧面上。结果是，不再需要穿过液压单元10的大功率线路的高成本的直通连接。与第一印刷电路板21相比，高电流的(并且因此昂贵的)第二印刷电路板12更小。
图1中展示的第二印刷电路板12(或功率电子器件)在电动马达30与液压单元10之间的安排是特别有利的。结果是，可以直接将离开驱动器和处理器部件(功率电子器件40)的热量传导至液压单元10。结果是，省去了电子控制单元20或第一印刷电路板21的一侧上的高成本的冷却措施。
为了获得更加紧凑的总体设计并且因此减小装箱体积，带有功率电子器件40的印刷电路板12被安排在定子33与液压单元10之间的中间空间中。
为了将第二印刷电路板12安排在电动马达30与液压单元10之间，第二印刷电路板12具有开口(见图2和图3)。压力源14的一部分引导穿过该开口。例如，压力源14的缸16引导穿过该开口。
此外，当相应地实施电动马达30的马达绕组的连接端部时，执行用于与第二印刷电路板形成直接接触(例如钎焊、焊接或压配合)的操作。因此，可以省去为了电流分配目的的昂贵插头，该插头将电动马达的绕组分开地组合。还可以凭借具有鲁棒性的并且与可拆卸插头型连接件相比提供有低电阻值的电连接件使得车载电力系统电压水平的更高的使用率成为可能。
图2展示了第二印刷电路板12的第一示例性实施例。图2还示出了马达壳体31、密封件37以及电动马达30，该电动马达用圆示意性地指示出并且被安排在印刷电路板12的后方。印刷电路板12是一件式实施的并且具有孔形式的开口45，以用于引导至压力源14。此外，在印刷电路板12上提供例如至少一个电容器41、用于执行电动马达30的开环/闭环控制的微控制器42、至少一个驱动器部件43、另外的微控制器44(GDU：栅极驱动器单元)以及用于连接至电能源的连接元件46。
GDU 44优选地是具有致动和监测桥式驱动器43的元件的集成电路模块。使用这些模块来执行三相无刷马达中的致动。替代性地，驱动器43可以集成到GDU 44中。
具有致动电动马达30的目的并且安排在第二印刷电路板12上的功率电子器件部件优选地包括六个驱动器部件43和GDU 44。电容器41还特别优选地被安排在第二印刷电路板12上。
至少一个电容器41(尤其是多个电容器)、至少一个线圈(电感)有利地在发动机的注塑模制式封装中容纳在一个或多个囊窝部中。
此外，优选地，至少一个插头连接在马达侧。
图3展示了第二印刷电路板12的第二示例性实施例。与图2中的示例性实施例相对比，印刷电路板12以两件式实施为具有第一印刷电路板部分12a和第二印刷电路板部分12b。
印刷电路部分12a、12b被成形为例如各自具有一个半圆切口，其方式为它们形成用于压力源14引导穿过的开口45’。
印刷电路板12的电子器件有利地以冗余的方式实施在两个印刷电路板部分12a、12b上。例如，提供有至少一个电容器41a或41b、微控制器42a或42b，以用于执行电动马达30的开环/闭环控制的，在印刷电路板部分12a、12b的每一个印刷电路板部分上提供有至少一个驱动器部件43a或43b、GDU 44a或44b以及用于连接至电能源的连接元件46a或46b。每个印刷电路板部分12a、12b有利地由单独的电能源供能(冗余的能量供给)。
具有致动电动马达30的目的并且安排在印刷电路板部分12a、12b的每一个印刷电路板部分上的功率电子器件部件优选地包括六个驱动器部件43a或43b和GDU 44a或44b。
用于致动电驻车制动器或集成式驻车制动器的至少一个驱动器47有利地提供在印刷电路板12上，例如在印刷电路板部分中的一个印刷电路板部分12a上。
使电动马达30的功率电子器件40与电子控制单元20的其余电子器件分离开的另一个优点在于在电子器件的冗余集成的情况下减少可能的共模故障的次数。因此可以例如将冗余的电压供给(如果适当的话，也为48V)保持完全远离电子控制单元(20)。

Claims (15)

1.一种尤其用于机动车辆制动系统的电动液压式机动车辆控制装置(1)，该电动液压式机动车辆控制装置包括：液压单元(10)，该液压单元具有电启动阀(15)；电子控制单元(20)，该电子控制单元包括具有用于致动这些阀(15)的电气和/或电子部件的第一印刷电路板(21)；以及电动马达(30)，该电动马达用于驱动可电控的液压压力源(14)，其特征在于，电气和/或电子部件(40a，40b)、尤其是用于致动该电动马达(30)的功率电子器件部件被安排在第二印刷电路板(12)上，该第二印刷电路板被安排成与该电子控制单元(20)分离开。
2.如权利要求1所述的机动车辆控制装置(1)，其特征在于，该电子控制单元(20)和该电动马达(30)被安排在该液压单元(10)的不同的、尤其是背对彼此的侧面上，并且特征在于，该第二印刷电路板(12)被安排在其上安排有该电动马达(30)的侧面的区域中。
3.如权利要求1或2所述的机动车辆控制装置(1)，其特征在于，该第二印刷电路板(12)被安排在该液压单元(10)与该电动马达(30)之间。
4.如前述权利要求之一所述的机动车辆控制装置(1)，其特征在于，该第二印刷电路板(12)具有开口(45，45’)，该压力源(14)的一部分被引导穿过该开口。
5.如权利要求4所述的机动车辆控制装置(1)，其特征在于，该压力源(14)的缸(16)或旋转-平移齿轮机构(17)被引导穿过该第二印刷电路板(12)中的开口(45，45’)。
6.如前述权利要求之一所述的机动车辆控制装置(1)，其特征在于，该压力源(14)被实施为液压缸-活塞组件，该液压缸-活塞组件的活塞(18)能够由该电动马达(30)借助于旋转-平移齿轮机构(17)来移位。
7.如前述权利要求之一所述的机动车辆控制装置(1)，其特征在于，该电动马达(30)的马达绕组的端子直接接触在该第二印刷电路板(12)上。
8.如前述权利要求之一所述的机动车辆控制装置(1)，其特征在于，该电动马达(30)是通过注塑模制来封装的。
9.如权利要求8所述的机动车辆控制装置(1)，其特征在于，该第二印刷电路板(12)的至少一个电气或电子部件、尤其是电容器或电感器在该注塑模制式封装中被安排在囊窝部中。
10.如前述权利要求之一所述的机动车辆控制装置(1)，其特征在于，该第二印刷电路板(12)以两件式实施为具有第一印刷电路板部分(12a)和第二印刷电路板部分(12b)。
11.如权利要求9所述的机动车辆控制装置(1)，在向回引用权利要求4的情况下，其特征在于，这些印刷电路板部分(12a，12b)以它们形成用于该压力源(14)的一部分引导穿过的开口(45’)的方式来实施。
12.如权利要求9或10所述的机动车辆控制装置(1)，其特征在于，在该第一印刷电路板部分(12a)和该第二印刷电路板部分(12b)上冗余地实施这些电气和/或电子部件、尤其是用于致动该电动马达(30)的功率电子器件部件。
13.如权利要求1至11之一所述的机动车辆控制装置(1)，其特征在于，冗余地实施对该第二印刷电路板(12)供给电能。
14.如前述权利要求之一所述的机动车辆控制装置(1)，其特征在于，制动踏板启动的主制动缸(13)被安排在该液压单元(10)中。
15.如前述权利要求之一所述的机动车辆控制装置(1)，其特征在于，制动踏板感觉模拟器被至少部分地安排在该液压单元(10)中。
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