CN114945503B - 用于车辆的电动设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆(1)的电动助力转向系统(5)的电动设备(10)，包括：‑至少一个电动机(20)，‑至少用于控制所述至少一个电动机(20)的电子装置(30)，其中，所述至少一个电动机(20)和所述电子装置(30)形成单个共同的组装单元，用于安装在车辆(1)上。

Description

用于车辆的电动设备

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的电动助力转向系统的电动设备。这种设备可以包括至少一个电动机和一个至少用于控制该至少一个电动机的电子装置。该至少一个电动机和电子装置可以形成单个共同的组装单元，以用于安装在车辆上。

背景技术

已知的电动助力转向(EPS)系统使用电动马达来辅助车辆驾驶员的操纵操作(转向)。例如，传感器可以检测转向柱的位置和扭矩，并且计算机模块可以通过连接到转向齿轮或转向柱的马达施加辅助扭矩。这允许根据驾驶条件施加不同的辅助量。可靠的EPS系统基于优化的电子装置，其与马达一起可以形成EPS系统的动力组装置。电子装置可以以电子控制单元(ECU)的形式提供，其可以被布置在马达的顶部。

US2002/0060105 A1、US2016/0065030 A1、US2019/0103788 A1和WO 2016/125700A1中的每份文件都公开了一种用于车辆的EPS系统的通用电气设备。

然而，已知的EPS系统和相应的动力组的缺点可能是，组装单元的设计不太灵活，需要大量的安装空间。

发明内容

因此，本发明的一个目的是至少部分地消除上述的缺点。特别是，本发明的目的是缩小电子装置和马达的整个组装单元的尺寸。

本发明的特点和细节来自于说明书和相应附图。

根据本发明的一个方面，至少一个电动机和电子装置(一起)形成单个共同的组装单元，用于安装在车辆上。通过这种方式，该设备可以很容易和快速地安装在车辆上。例如，整个电子装置、特别是与电动机一起，可以被罩盖和/或电动设备的壳体所封装。组装单元也可以被称为动力组。

本发明的目的通过以下事实得到了特别的解决，即电子装置被布置在电动设备、特别是电动设备的电动机的至少两个不同的侧面上。这样做的好处是，可以使用可以灵活地安装在车辆上的紧凑而灵活的设计的组装单元。较高的设计自由度意味着电动设备对车辆中的情况具有灵活和节省空间的适应性。对于在不同的侧面上的布置，电子装置特别是可以连接到电动机的壳体上。但是，电子装置也可以不与电动机连接和/或布置在与电动机有一定距离的位置处和/或与电动机的壳体导热连接。

组装单元可以安装在车辆上，以使组装单元固定在车辆内部，并像车辆的主电气单元那样与电子装置进行数据连接。对于组装单元的紧固，可以使用普通的紧固手段，如卡入式装置或螺钉。对于数据连接，可以这样设置：本发明的设备的数据接口与车辆的总线系统或类似系统连接。特别是，该设备的连接器板可以为电子装置提供数据通信接口。

该电动设备可以被配置成高度集成(特别是，冗余)的机电设计。换句话说，电动设备的设计可以非常紧凑，以提供EPS系统的电力电子功能和电力机械功能。此外，本发明设备的电气部件可以冗余地提供，以使电气设备的功能至少增加一倍。

本发明特别基于这样的想法：将指令和电力电子功能分布在马达周围，而不是在马达的顶部设置额外的ECU。这样一来，本发明的设备可以非常紧凑，更容易集成到系统或车辆中。因此，本发明的设备可以被理解为非常紧凑的动力组，其允许在车辆上进行简单而快速的组装。

优选地，这样设置：该电动设备被配置成用于辅助车辆驾驶员的操纵操作的电动助力转向设备。特别是，所述(至少一个)电动机被设计为产生用于辅助操纵操作的转向辅助力。此外，电子装置可以被设计为控制该辅助力的产生。换句话说，本发明的设备可以专门用于提供转向力以辅助车辆的驾驶员。为此，(一个或多个)电动机可以具有马达轴，通过该马达轴可以将转向辅助力施加到机动车的转向轴上。

还可以这样设置，电子装置在电动设备内分布在电动机周围。换句话说，电子装置的部件可以布置在至少一个电动机周围的不同的侧面上。然而，电子装置的部件仍然是组装单元的一部分，特别是由共同的壳体或共同的罩盖封装。在这方面，电子装置位于电动设备内部，例如位于电动设备的壳体(由罩盖构建)内。

以分布的方式围绕(一个或多个)电动机的电子装置的布置可以有几个优点。不存在每个电子部件只布置在电动机的一个共同的侧面上的限制，可以提供更高的容纳水平。另外，可以提供电动设备的连接器板，其可以不固定地放置在电动设备周围的任何地方。有利的是，电动机的机械部分可以作为散热器，这样就不需要专门的散热器来为电子器件进行散热。此外，还可以使用一个以上的散热器，以将热力分散到电动设备的两个不同区域。

还可以想象的是，该至少一个电动机包括至少两个电动机，以冗余地提供转向辅助力，从而提供转向辅助。换言之，至少两个冗余的电动机可以是电动设备的一部分，它们冗余地提供相同的功能。为此，电子装置可以包括冗余的功能部件，用于提供以下功能中的至少一个：

-通过至少一个控制电路控制用于产生转向辅助力的电动机；

-通过至少一个电源电路向电动机提供电力；

-通过至少一个马达位置传感器监测电动机。

在这方面，控制电路和/或电源电路和/或马达位置传感器中的每一个都被视为功能部件，因此这些部件中的每一个都可以被提供至少两次，以实现冗余功能。这可以使电动助力转向系统的运行更加可靠和安全。控制电路和/或电源电路可以至少部分地布置在相应的电路板上。每一个功能部件都可以被集成到本发明的电动设备中，因此被共同的壳体所封装。此外，可以想象的是，电子装置的冗余功能部件包括第一部件和第二部件。第一部件可以被配置成为冗余的电动机的第一电动机提供(上述的)功能。第二部件可以被配置成为冗余的电动机的第二电动机提供(上述的)功能。因此，可以在电动机周围提供清晰的与功能关联的装置。出于冗余的原因，第一部件和第二部件可以被配置成相同的，而只是布置在不同的侧面上。第一部件可以被布置在所述不同的侧面的与第一电动机相邻的第一侧面上，第二部件可以被布置在所述不同的侧面的与第二电动机相邻的第二侧面上。这样就可以实现紧凑的设计，例如通过使用短的信号线。

优选的是，可以这样设置：电动机的至少一个机械部件、特别是马达壳体，被配置成提供散热器，特别是用于电子装置的散热器。因此，该机械部件可以提供至少两种功能，即用于电动机的稳定和易操纵性，以及用于电子装置的部件的散热。应该强调的是，有利的是不使用专用或单独的散热器，而是同一部件被使用作为例如壳体和散热器，因此其具有两种功能。这样一来，散热器的功能至少可以部分或完全地由该机械部件提供。

可以这样设置：用于电子装置的至少一个散热器分布在电动机周围，用于将热量耗散至少或正好划分在电动设备的不同的侧面上的两个不同区域中。换句话说，要耗散的热力可以通过分布式散热器被划分到不同的侧面上的两个不同区域。这使得可靠的散热策略得以实施。这两个区域可以是电动设备的在电动设备的壳体内的一部分。

此外，可能的是，该电动设备进一步包括至少一个连接器单元，特别是连接器板，用于向电子装置提供电接口，优选地用于至少控制电动机。此外，至少一个连接器单元、特别是连接器板，可以布置在至少一个或正好一个与所述不同的侧面不同的第三侧面。在至少有两个电动机的情况下，有可能为每个电动机提供相应的连接器单元。连接器板可以包括一个或多个电连接器，用于在车辆的电子器件(在电动设备之外)之间进行信号和/或数据交换，如在主电动单元和电子装置之间进行信号和/或数据交换。

可以设想的是，该电动设备进一步包括至少围绕电动机和电子装置的壳体，用于形成组装单元。这使得操纵和安装组装单元的方式简单而可靠。

可选的是，至少一个电动机、特别是至少一个电动马达，被布置在所述两个不同的侧面之间。换句话说，电动机可以被夹在这些侧面之间。这两个侧面可以被设计成电动机的相对侧面，特别是沿着马达轴线或与该轴线正交的方向。优选的是，电动机在这些侧面上被夹在电子装置的两个电路装置(例如印刷电路板)之间。每个电路装置可以包括控制部件和/或电源部件。例如，每个电路装置可以包括至少一个控制板(控制印刷电路板)和/或至少一个电源板(电源印刷电路板)。

在至少有两个电动机的情况下，这些电动机可以相互连接和/或直接布置成彼此相邻。电子装置可以被布置在不同的侧面上，即电子装置的第一部分位于第一侧面的第一区域中，电子装置的第二部分位于第二侧面的第二区域中。第一侧面和第二侧面相应地是所提到的相对的侧面。

第一和第二侧面和/或区域可以布置在上述至少一个电动机之外，并且特别是形成电动设备的外部区域。

附图说明

本发明的进一步优点、特征和细节产生于以下描述，其中参照附图详细描述了本发明的实例。在权利要求书和说明书中提到的特征可以单独或以任何组合的方式成为本发明的关键。

图1是具有本发明的电动设备的车辆的示意性侧视图。

图2是本发明的电动设备的另一个示意图。

图3是本发明的电动设备的另一个示意图。

具体实施方式

在以下图中，相同的附图标记用于相同的技术特征，甚至用于不同的实施方案。

图1显示了具有用于车辆1的电动助力转向系统5的本发明的电动设备10的车辆1。正如虚线所显示的，电动设备10可以完全集成到车辆1上。为此，可以使用这样的组装过程，其中包括将设备10固定在车辆1上的步骤，以及在车辆1的电子基础设施和设备10的电子装置30之间建立电气连接的步骤。

在图2中，本发明的电动设备10被更详细地显示出来，同时，三个不同的侧面A、B和C被突出显示。电动设备10可以包括至少一个电动机20，因此，不同的侧面A、B和C可以理解为所述至少一个电动机20的外侧面。在这个特定的实施方案中，所述至少一个电动机20包括两个电动机21、22，以冗余地提供转向辅助力，以提供转向辅助。电动机21、22彼此相邻布置，因此，不同的侧面A、B和C是这两个电动机21、22的组件的外侧面。

此外，还提供了至少用于控制电动机20的电子装置30。电子装置30可以包括冗余的功能部件41、42，用于通过控制电路48提供对用于产生转向辅助力的电动机20的控制，并通过电源电路49向电动机20提供电力。另一个功能可以是通过至少一个马达位置传感器47对电动机20进行监控。

如图2所示，电动机20和电子装置30形成单个共同的组装单元，用于安装在车辆1上。这可以简化和改善上述的组装过程。电子装置30至少被布置在电动机20的两个不同的侧面A、B上，以使电动设备10的设计更加紧凑和灵活。

电子装置30可以提供"电源和指令"功能，作为电源或对电动机20的控制。为此，所需的功能部件可以被布置在至少一个电路板上。电动机20可以为至少一个"电源和指令"电路板提供冗余的相位接口。电源和指令功能可以分为由电动机20连接的两个不同的部分。换句话说，在电动机20的第一侧面A上布置了电子装置30的第一部分，在电动机20的第二侧面B上布置了电子装置30的第二部分，第一部分和第二部分由电动机20连接。第一部分也可以被称为第一控制单元31，第二部分也可以被称为第二控制单元32。

第一控制单元31可以包括第一部件41，如位于第一控制板区域34中的控制电路48和/或电源电路49，和/或位于第一马达位置传感器区域36中的马达位置传感器47。第二控制单元32可以包括第二部件42，如位于第二控制板区域35中的控制电路48和/或电源电路49，和/或位于第二马达位置传感器区域37中的马达位置传感器47。为了提供电源功能，即特别是为电动机20提供电力，电源电路49可以各自被设计成具有相应电力元件的功率级。另一方面，每个控制电路48可以包括至少一个电子控制装置，例如微处理器或类似装置。控制单元31、32、特别是电子控制单元31、32，优选地能完全提供通常由位于电动机20顶部的ECU提供的功能。因此，根据本发明，有可能省略电动机20顶部的额外ECU。

第一部件41被配置成为冗余的电动机20的第一电动机21提供功能，第二部件42被配置成为冗余的电动机20的第二电动机22提供功能，其中，第一部件41被布置在不同的侧面A、B中的与第一电动机21相邻的第一侧面上，第二部件42被布置在不同的侧面A、B中的与第二电动机22相邻的第二侧面上。

部件41、42可以使用用于第一部件41的第一电动机连接部45和用于第二部件42的第二电动机连接部46连接到电动机20。对于数据交换和/或控制单元31、32的控制，像连接器板70这样的连接器单元可以被使用并且被分为子元件，以分别放置在电动设备10或电动机20周围的任何地方。在所示的实施例中，连接器板70被布置在第三侧面C上位于电动机20的顶部。连接器板70可以通过例如螺纹连接或胶粘、特别地、使用未明确显示的密封元件(如弹性密封环)连接到马达壳体60和/或设备壳体11、12。

电动机相位可以在每个指令块之间被划分。这样，控制电路和电源电路、特别是电子装置30的相应的印刷电路板(PCB)和电子元件可以尽可能地靠近电动机20而设置。根据本发明，可以不再需要特定的单独的散热器(这在这种设备的普通设计中是必须的)，因为马达壳体60可以用作用于两个功率级的散热器50。因此，用于电子装置30的至少一个散热器50分布在电动机20的周围，用于将热量耗散至少或正好地划分在电动设备10的不同的侧面A、B上的两个不同区域中。

电子装置30的部件41、42有可能被布置在至少一个PCB上。优选的是，至少一个或正好一个带有第一部件41的第一PCB被布置在第一侧面A上，并且至少一个或正好一个第二PCB被布置在第二侧面B上。每个PCB都可以热传导地连接到马达壳体60上，特别是旋拧到马达壳体上以确保热接触。马达位置传感器47可以沿着电动机20的马达轴布置在一个或两个PCB上。在连接器单元之间，特别是在连接器板70和至少一个PCB之间，可以提供机械和电气连接。机械连接可以通过螺纹连接或胶粘等提供。电气连接可以是焊接或压接连接。此外，两个PCB也可以相互通信，因此包括相互之间的电气连接，例如有线或无线或光电子连接。

每个电动设备20可以由包括电源和指令的完全全面的电子级驱动。电动设备10的电子器件可以被认为是(完全)在组装单元内。电动设备10可以进一步包括罩盖，特别是壳体11、12，其至少包围电动机20和电子装置30，以形成组装单元。换句话说，本发明设备10的整个装置可以被封装在罩盖11、12中。罩盖11、12可以由塑料或金属材料制成。电动机20布置在其间的两个不同的侧面A、B被设计为电动机20的沿马达轴线23或与该轴线23正交的相对侧面。

本发明可以涵盖每一个实施例，对于这些实施例，电子装置30分布在电动机20周围，并且连接器单元(如连接器板70)的连接器被放置在电动机周围。图3中显示了电子装置30和/或连接器单元的部件的可能的布置位置。在该图中，显示了本发明设备10的投影表面，因此右侧的图示显示了左侧图示的侧视图。可能的位置提供在区域36、38和71中，特别是在电子器件和马达位置区域38中，优选地用于控制电路48和/或电源电路49和/或至少部分用于电动机20；和/或在马达位置传感器区域36中，用于马达位置传感器47。另外，连接器板位置区域71被显示，其用于连接器单元的可能位置。

前面对实施例的解释完全是在实施例的范围内描述本发明的。当然，在不离开本发明范围的情况下，实施例的各个特征可以自由地相互结合。

附图标记

1车辆

5电动助力转向系统

10 电动设备

11 第一罩盖

12 第二罩盖

20 电动机

21 第一电动机

22 第二电动机

23 马达轴线

30 电子装置

31 第一控制单元

32 第二控制单元

34控制板区域、第一控制板区域

35第二控制板区域

36马达位置传感器区域、第一传感器区域

37 第二传感器区域

38 电子和马达位置区域

41 第一部件

42 第二部件

45 第一电动机连接部

46 第二电动机连接部

47 马达位置传感器

48 控制电路

49 电源电路

50 散热器

60 马达壳体

70 连接器板

71连接器板位置区域

11、12设备壳体

A第一侧面

A、B不同的侧面

B 第二侧面

C 第三侧面

Claims (10)

1.一种用于车辆(1)的电动助力转向系统(5)的电动设备(10)，包括：

-至少一个电动机(20)；

-电子装置(30)，所述电子装置至少用于控制所述至少一个电动机(20)，

其中，所述至少一个电动机(20)和所述电子装置(30)形成单个共同的组装单元，以用于安装在车辆(1)上，

其特征在于，所述电子装置(30)布置在所述至少一个电动机(20)的至少两个不同的侧面(A，B)上，

其中，所述至少一个电动机(20)被布置在所述两个不同的侧面(A，B)之间，其中，所述两个不同的侧面(A，B)被设计为电动机(20)的沿马达轴线(23)或与所述马达轴线(23)正交的相对侧面。

2.根据权利要求1所述的电动设备(10)，其特征在于，所述电动设备(10)被配置成电动助力转向设备，用于辅助车辆(1)的驾驶员的操纵操作，并且其中，所述电动机(20)被设计为产生用于辅助操纵操作的转向辅助力，并且电子装置(30)被设计为控制所述转向辅助力的产生。

3.根据权利要求1或2所述的电动设备(10)，其特征在于，电子装置(30)在电动机(20)周围分布在电动设备(10)内。

4.根据权利要求1或2所述的电动设备(10)，其特征在于，所述至少一个电动机(20)包括至少两个电动机(20)，以冗余地提供转向辅助力，以提供转向辅助，并且所述电子装置(30)包括冗余的功能部件(41、42)，以提供以下功能中的至少一个：

-通过控制电路(48)控制用于产生转向辅助力的电动机(20)；

-通过电源电路(49)向电动机(20)提供电力；

-通过至少一个马达位置传感器(47)监测电动机(20)。

5.根据权利要求4所述的电动设备(10)，其特征在于，所述电子装置(30)的冗余的功能部件(41、42)包括第一部件(41)和第二部件(42)，其中，所述第一部件(41)被配置成为冗余的电动机(20)中的第一电动机(21)提供功能，并且第二部件(42)被配置成为冗余的电动机(20)中的第二电动机(22)提供功能，其中第一部件(41)被布置在所述不同的侧面(A、B)中的与第一电动机(21)相邻的第一侧面(A)上，第二部件(42)被布置在所述不同的侧面(A、B)中的与第二电动机(22)相邻的第二侧面(B)上。

6.根据权利要求1或2所述的电动设备(10)，其特征在于，电动机(20)的至少一个机械部件被配置成为电子装置(30)提供散热器(50)。

7.根据权利要求6所述的电动设备(10)，其特征在于，马达壳体(60)被配置成为电子装置(30)提供散热器(50)。

8.根据权利要求1或2所述的电动设备(10)，其特征在于，用于电子装置(30)的至少一个散热器(50)分布在电动机(20)的周围，用于将热量耗散至少或正好地划分成在电动设备(10)的在所述不同的侧面(A、B)上的两个不同的区域中。

9.根据权利要求1或2所述的电动设备(10)，其特征在于，所述电动设备(10)进一步包括至少一个连接器板(70)，用于向电子装置(30)提供电气接口，以至少控制电动机(20)，其中，所述至少一个连接器板(70)被布置在与所述不同的侧面(A、B)不同的至少一个或正好一个第三侧面(C)上。

10.根据权利要求1或2所述的电动设备(10)，其特征在于，所述电动设备(10)进一步包括至少围绕电动机(20)和电子装置(30)的壳体(11，12)，用于形成组装单元。