CN214648538U - 电动转向设备的电源组 - Google Patents

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Abstract

一种电动转向设备的电源组，可包括：电机单元，包括具有多个绕组的电机；多个驱动单元，每个驱动单元包括配置为通过向该多个绕组中的任何一个供电来驱动电机的逆变器；多个控制单元，每个控制单元包括配置为控制逆变器以控制电机的操作的控制器；多个电源单元，配置为向电机供电；以及板单元，耦接到电机单元，并且包括彼此电连接的第一电路板和第二电路板，其中，电源组包括多个单独的ECU，每个单独的ECU通过连接控制单元中的任何一个、驱动单元中的任何一个以及电源单元中的任何一个而构成。由于用于实现EPS的完全冗余的电路分布并设置在第一电路板和第二电路板上，所以可以优化电路的设置，这使得可能实现设备尺寸的减小。

Description

电动转向设备的电源组
技术领域
本公开的示例性实施方式涉及一种EPS(电动转向设备，Electric PowerSteering Apparatus)的电源组，更特别地，涉及一种包括能够确保稳定性和可靠性并减小其尺寸的完全冗余系统的EPS的电源组。
背景技术
通常，EPS可以包括电动机和用于驱动电动机的ECU(电子控制单元)，并且控制车辆的转向操作。
近来，为了在使用这种EPS的自动车辆中确保系统稳定性和可靠性，正在对用于为系统配置冗余的方法进行研究，使得产品在最佳环境中被驱动。然而，当在EPS中简单地配置系统的冗余时，电源组的封装尺寸可能增加，制造成本可能升高，并且组装过程也可能变得复杂。特别地，多个部件安装在车辆中，因此占据车辆的内部空间的大部分。因此，当安装冗余系统时，可能出现空间约束。
在2015年2月6日注册的名称为“电动转向设备”的韩国专利号10-1493094中公开了本公开的相关技术。
实用新型内容
各种实施方式涉及一种可以确保互补系统的EPS的电源组，其中当构成ECU的部件中的另一部件损坏时，某个部件可以替换该另一部件，从而确保系统稳定性和可靠性。
而且，各种实施方式涉及一种EPS的电源组，其中用于实现完全冗余的电路分布并设置在第一电路板和第二电路板上，从而优化电路的布置并减小设备的尺寸。
而且，各种实施方式涉及一种EPS的电源组，其可简化组装过程并降低制造成本。
在一个实施方式中，电动转向设备(EPS)的电源组可以包括：电机单元，包括具有多个绕组的电机；多个驱动单元，每个驱动单元包括配置为通过向该多个绕组中的任何一个供电来驱动电机的逆变器；多个控制单元，每个控制单元包括配置为控制逆变器以控制电机的操作的控制器；多个电源单元，配置为向电机供电；以及板单元，耦接到电机单元，并且包括彼此电连接的第一电路板和第二电路板，其中，电源组包括多个单独的ECU(电子控制单元)，每个单独的ECU通过连接控制单元中的任何一个、驱动单元中的任何一个以及电源单元中的任何一个而构成，其中，ECU中的至少一个配置为控制电机的操作，并且ECU中的任何一个配置为在ECU中的另一个异常时控制电机的操作。
该多个控制单元可以安装在第一电路板上，并且该多个驱动单元和该多个电源单元可以安装在第二电路板上。
控制单元可以包括控制电路，该控制电路包括控制器，驱动单元可以包括连接到控制电路的驱动电路，并且电源单元可以包括连接到控制电路和驱动电路的电源电路。
该多个控制电路可以彼此并联地安装在第一电路板上，该多个驱动电路可以彼此并联地安装在第二电路板上，并且该多个电源电路可以彼此并联地安装在第二电路板上。
板单元还可以包括板连接器，该板连接器安装在第一电路板和第二电路板上，并且配置为连接控制电路、驱动电路和电源电路以传输电力和信号。
第一电路板和第二电路板可以形成为板状，并且顺序地堆叠在包括在电机单元中的电机壳体中。
电源组还可以包括耦接到电机单元的盖，以覆盖板单元。
电源组还可以包括连接器单元，该连接器单元配置为将信号传输到控制单元和电源单元，或者将电力供应到控制单元和电源单元。
连接器单元可以包括：连接器主体，耦接到包括在电机单元中的电机壳体；多个信号连接器单元，每个信号连接器单元包括形成在连接器主体上的信号连接器，以及与信号连接器对应并从连接器主体伸出以直接或间接地连接到控制单元的信号连接器引脚；以及多个电源连接器单元，每个电源连接器单元包括形成在连接器主体上的电源连接器，以及与电源连接器对应并从连接器主体伸出以连接到电源单元的电源连接器引脚。
电机壳体可以包括：绕组孔，该多个绕组被牵引通过绕组孔；信号引脚通孔，信号连接器引脚穿过信号引脚通孔；以及电源引脚通孔，电源连接器引脚穿过电源引脚通孔。
根据本公开的实施方式的电源组可以实现系统的完全冗余以控制电机的操作，从而确保了一种补充系统，其中构成ECU的部件中的任何一个部件在另一部件损坏时都可替换该另一部件。特别地，当将电源组应用于自动驾驶车辆时，可能确保系统的稳定性和可靠性。
由于用于实现EPS的完全冗余的电路分布并设置在第一电路板和第二电路板上，所以可以优化电路的设置，这使得可能实现设备尺寸的减小。
此外，电源连接器单元和信号连接器单元可以与作为一个模制产品的连接器主体形成为一个主体，这使得与在传统的冗余系统中电源连接器单元和信号连接器单元形成在单独的模制产品上的情况相比，可能进一步减小设备的尺寸。
此外，板单元和连接器单元可以耦接到电机壳体，这使得可能简化组装过程同时降低制造成本。
附图说明
图1是示出了根据本公开的实施方式的EPS的电源组的透视图。
图2是示出了图1中的EPS的电源组的分解透视图。
图3是除了图2中的盖和电机单元之外的电源组的部件的分解透视图。
图4是示出了根据本公开的实施方式的第一电路板的结构图。
图5是示出了根据本公开的实施方式的第二电路板的结构图。
图6是根据本公开的实施方式的连接器单元的底视图。
图7是根据本公开的实施方式的电机单元的平面图。
具体实施方式
在下文中，将通过各种示例性实施方式参考附图在下面描述EPS的电源组。
首先，以下实施方式适于促进对EPS的电源组的技术特征的理解。然而，本公开不限于以下实施方式，或者本公开的技术特征不限于以下实施方式，并且在不脱离本公开的范围的情况下，可以各种方式修改本公开。
参考图1至图5，根据本公开的实施方式的EPS的电源组100可以应用于车辆的EPS，并且为了转向系统的稳定性的目的，配置为确保用于电机210的操作的冗余。
在以下描述和说明的实施方式中，将电源组包括两个ECU(电子控制单元)的情况作为实例。然而，ECU的数量不限于两个，而是可以设置为三个或更多个。
参考图1至图6，根据本公开的实施方式的EPS的电源组100包括电机单元200、多个驱动单元、多个控制单元、多个电源单元以及板单元300。
当车辆的驾驶员通过车辆的转向系统执行转向操作时，电机单元200可以输出操作力。由电机单元200输出的操作力可以提供最佳转向状态。
电机单元200可以包括具有多个绕组211和212的电机210。例如，电机210可以具有包括第一绕组211和第二绕组212的双绕组结构。然而，本实施方式中的绕组的数量不限于此。
电机单元200还可以包括电机壳体220，电机壳体具有容纳电机210的空间。电机壳体220可以包括绕组孔，电机210的相应绕组通过绕组孔被牵引。当电机210具有双绕组结构时，电机壳体220可以包括牵引第一绕组211通过的第一绕组孔231和牵引第二绕组212通过的第二绕组孔232。
驱动单元可以配置为多个驱动单元。驱动单元可以包括逆变器，每个逆变器配置为通过向绕组211和212中的任何一个供电来驱动电机210。
驱动单元可以被实现为驱动电路。驱动电路可以包括逆变器以及配置为分别控制相应逆变器的驱动器。
根据本公开的驱动单元可以配置为两个驱动单元，并且被实现为彼此并联连接的第一驱动电路510和第二驱动电路520。
第一驱动电路510可以包括第一逆变器511和第一驱动器512，并且第二驱动电路520可以包括第二逆变器521和第二驱动器522。
第一逆变器511可以向第一绕组211提供电流，并且第二逆变器521可以向第二绕组212提供电流。在此情况下，第一逆变器511和第二逆变器521中的每个可以被控制为提供电机210的额定电流的一半。
因此，当第一逆变器511和第二逆变器521都被驱动时，可以提供电机210的额定电流的100％，并且当第一逆变器511和第二逆变器521中的任何一个被驱动时，可以提供电机210的额定电流的50％。
电源组可以包括该多个控制单元，其分别包括控制器，该控制器连接到逆变器以控制逆变器。
控制单元可以被实现为分别包括控制器的控制电路。控制电路可以控制电源组100的整体操作，并且连接到驱动电路，以控制逆变器来驱动电机210。包括在控制电路中的控制器中的每个可以是MCU(微控制器单元)。
控制单元可以配置为两个控制单元。在本实施方式中，控制单元可以包括第一控制电路410和第二控制电路420。
第一控制电路410和第二控制电路420可以彼此并联连接。第一控制电路410和第二控制电路420可以交换确认信号以检查彼此的故障。
第一控制电路410可以连接到第一驱动电路510，并且第二控制电路420可以连接到第二驱动电路520。第一控制电路410可以包括第一控制器411，并且第二控制电路420可以包括第二控制器421。
电源单元可以配置为多个电源单元。电源单元中的每个可以配置为向电机210供电。
具体地，电源单元可以被实现为分别连接到控制电路以及驱动电路的电源电路。
电源单元可以配置为两个电源单元。在本实施方式中，电源单元可以包括彼此并联连接的第一电源电路610和第二电源电路620。
第一电源电路610可以连接到第一控制电路410和第一驱动电路510，并且连接到将在下面描述的电源连接器741和751。第二电源电路620可以连接到第二控制电路420和第二驱动电路520，并且连接到将在下面描述的电源连接器741和751。
板单元300可以耦接到电机单元200，并且包括彼此电连接的第一电路板310和第二电路板320。
根据本实施方式的电源组可以包括多个单个ECU，每个单个ECU通过连接控制单元中的任何一个、驱动单元中的任何一个以及电源单元中的任何一个而形成，并且ECU中的至少一个可以配置为控制电机210的操作。当ECU中的任何一个异常时，另一个ECU可以控制电机210的操作。
具体地，组(在该组中，控制单元中的任何一个、驱动单元中的任何一个以及电源单元中的任何一个彼此电连接)可以被称为单个ECU。根据本实施方式的电源组可以包括多个单个ECU。
每个ECU可以执行独立控制电机210的操作的功能。在本实施方式中，该多个ECU可以一起控制电机210的操作，或者至少一个ECU可以控制电机210的操作。
例如，根据本实施方式的电源组可以包括第一ECU和第二ECU。第一ECU可以包括第一控制电路410、第一驱动电路510和第一电源电路610。第二ECU可以包括第二控制电路420、第二驱动电路520和第二电源电路620。第一ECU和第二ECU可以一起控制电机210的操作，或者第一ECU和第二ECU中的任何一个可以控制电机210的操作。例如，当第一ECU已经损坏时，第二ECU可以运行。当第一ECU和第二ECU中的任何一个控制电机210的操作时，逆变器中的每个可以提供电机210的额定电流的50％。
通过这种构造，根据本公开的实施方式的电源组可确保用于控制电机210的操作的完全冗余。因此，电源组可确保互补系统，其中当另一部件已经损坏时，构成ECU的一个部件可以替换该另一部件。特别地，当将该电源组应用于自动驾驶车辆时，可能确保系统的稳定性和可靠性。
该多个控制单元安装在第一电路板310上，并且该多个驱动单元以及该多个电源单元安装在第二电路板320上。
具体地，该多个控制电路可以彼此并联地安装在第一电路板310上。此外，该多个驱动电路可以彼此并联地安装在第二电路板320上，并且该多个电源电路可以彼此并联地安装在第二电路板320上。
例如，当ECU配置为两个ECU时，第一控制电路410和第二控制电路420可以彼此并联地设置在第一电路板310上。此外，第一驱动电路510和第二驱动电路520可以彼此并联地设置在第二电路板320上，并且第一电源电路610和第二电源电路620可以与第二电路板320并联地设置(见图4和图5)。
板单元300还可以包括板连接器323和324。板连接器323和324可以安装在第一电路板310和第二电路板320上，并且连接第一控制电路410和第二控制电路420、第一驱动电路510和第二驱动电路520以及第一电源电路610和第二电源电路620，以传输电力和信号。板连接器323和324可以配置为与各个ECU相对应的多个板连接器。例如，如图所示，板连接器323和324可以配置为安装在第一电路板310和第二电路板320中的每个上的两个板连接器。通过板连接器323和324，安装在第一电路板310上的第一控制电路410和第二控制电路420以及安装在第二电路板320上的第一驱动电路510和第二驱动电路520以及第一电源电路610和第二电源电路620可以电连接以发送/接收信号并供应电力。
第一电路板310和第二电路板320可以形成为板状，并且顺序地堆叠在包括在电机单元200中的电机壳体220中。
具体地，第一电路板310可以具有第一紧固孔312，并且电机壳体220可以具有形成在与第一紧固孔312对应的位置处的第一耦接槽221。当第一紧固件311通过第一紧固孔312和第一耦接槽221紧固时，第一电路板310可以耦接到电机壳体220。第二电路板320可以具有第二紧固孔322，并且电机壳体220可以具有形成在与第二紧固孔322对应的位置处的第二耦接槽222。当第二紧固件321通过第二紧固孔322和第二耦接槽222紧固时，第二电路板320可以耦接到电机壳体220。
例如，如图所示，第二电路板320可以首先安装在电机壳体220中，然后第一电路板310可以安装在电机壳体220中。然而，第一电路板310和第二电路板320堆叠的顺序不限于此，而是可以改变，只要第一电路板310和第二电路板320可以耦接到电机壳体220并彼此电连接。
根据本实施方式的电源组还可以包括盖250。盖250可以耦接到电机单元200以覆盖板单元300。具体地，盖250可以在与电机壳体220相反的方向上设置，板单元300介于其之间，并且耦接到电机壳体220。因此，第一电路板310和第二电路板320可以稳定地耦接并由盖250保护。
根据本公开，由于用于实现EPS的完全冗余的电路分布并设置在第一电路板310和第二电路板320上，所以电路的设置可以被优化，这使得可能实现设备尺寸的减小。
此外，根据本公开，板单元300可以耦接到电机壳体220，这使得可能简化组装过程同时降低制造成本。
根据本实施方式的电源组可以包括连接器单元700。连接器单元700可以配置为将信号传输到控制单元以及电源单元，或者将电力供应到控制单元以及电源单元。
连接器单元700可以包括连接器主体710、多个信号连接器单元以及多个电源连接器单元。
连接器主体710可以耦接到包括在电机单元200中的电机壳体220。连接器主体710可以具有将要耦接到电机壳体220的耦接部件711。
信号连接器单元可以配置为多个信号连接器单元，并且该多个信号连接器单元可以分别包括信号连接器721和731以及信号连接器引脚723和733。信号连接器721和731可以形成在连接器主体710上，并且信号连接器引脚723和733可以对应于信号连接器721和731并且从连接器主体710伸出，以分别直接或间接地连接到控制单元。信号连接器721和731可以连接到外部并配置为发送/接收信号，信号连接器引脚723和733可以直接连接到第一电路板310或连接到第二电路板320，并且通过板连接器323和324连接到第一电路板310。通过这种构造，信号连接器引脚723和733可以将信号传输到该多个控制电路。发送/接收的信号可以是车辆信号或各种传感器的信号。
例如，信号连接器单元可以被实现为第一信号连接器单元720和第二信号连接器单元730，第一信号连接器单元720可以连接到第一控制电路410，并且第二信号连接器单元730可以连接到第二控制电路420。第一信号连接器单元720可以包括第一信号连接器721和第一信号连接器引脚723，并且第二信号连接器单元730可以包括第二信号连接器731和第二信号连接器引脚733。
电源连接器单元可以配置为多个电源连接器单元，并且该多个电源连接器单元可以分别包括电源连接器741和751以及电源连接器引脚743和753。电源连接器741和751可以形成在连接器主体710上，并且电源连接器引脚743和753可以对应于电源连接器741和751，并且从连接器主体710伸出以连接到电源单元。电源连接器741和751可以连接到外部以接收电力，并且将接收到的电力供应到电源电路。第二电路板320可以具有形成于其中的电源引脚孔325。
例如，电源连接器单元可以被实现为第一电源连接器单元740和第二电源连接器单元750。第一电源连接器单元740可以连接到第一电源电路610，并且第二电源连接器单元750可以连接到第二电源电路620。第一电源连接器单元740可以包括第一电源连接器741和第一电源连接器引脚743，并且第二电源连接器单元750可以包括第二电源连接器751和第二电源连接器引脚753。
根据本实施方式，电源连接器单元以及信号连接器单元可以与作为一个模制产品的连接器主体710形成为一个主体，从而与在传统的完全冗余中电源连接器单元以及信号连接器单元形成在单独的模制产品上的情况相比，进一步减小设备的尺寸。
如上所述，盖250、板单元300和连接器单元700可以耦接到电机壳体220，这使得可能简化组装过程并降低制造成本。
电机壳体220可以具有绕组孔211和212、信号引脚通孔241和电源引脚通孔251，以组装和连接各个部件。绕组孔211和212可以穿过电机壳体220而形成，使得牵引该多个绕组211和212通过其中，并且被牵引通过绕组孔211和212的绕组211和212可以连接到相应的逆变器。信号连接器引脚723和733可以穿过信号引脚通孔241，并且电源连接器引脚743和753可以穿过电源引脚通孔251。
如上所述，电机壳体220可以具有信号引脚通孔241和电源引脚通孔251，由此支撑连接器单元700的信号连接器引脚723和733以及电源连接器引脚743和753，从而稳定地连接连接器单元700和板单元300。
根据本公开的实施方式的电源组可以实现该系统的完全冗余以控制电机的操作，从而确保一种互补系统，其中当另一部件损坏时，构成ECU的部件中的任何一个部件可以替换该另一部件。特别地，当电源组应用于自动驾驶车辆时，可能确保系统的稳定性和可靠性。
由于用于实现EPS的完全冗余的电路分布并设置在第一电路板和第二电路板上，所以可以优化电路的设置，这使得可能实现设备尺寸的减小。
此外，电源连接器单元和信号连接器单元可以与作为一个模制产品的连接器主体形成为一个主体，这使得与在传统的冗余系统中电源连接器单元和信号连接器单元形成在单独的模制产品上的情况相比，可能进一步减小设备的尺寸。
此外，板单元和连接器单元可以耦接到电机壳体，这使得可能简化组装过程同时降低制造成本。
尽管已经为了说明性目的公开了本公开的示例性实施方式，但是本领域技术人员应理解，在不背离所附权利要求限定的本公开的范围和精神的情况下，可能进行各种修改、添加和替换。

Claims (10)

1.一种电动转向设备的电源组，其特征在于，包括：
电机单元，包括具有多个绕组的电机；
多个驱动单元，每个所述驱动单元包括逆变器，所述逆变器配置为通过向所述多个绕组中的任何一个绕组供电来驱动所述电机；
多个控制单元，每个所述控制单元包括控制器，所述控制器配置为控制所述逆变器，以控制所述电机的操作；
多个电源单元，配置为向所述电机供电；以及
板单元，耦接到所述电机单元并包括彼此电连接的第一电路板和第二电路板，
其中，所述电源组包括多个单独的电子控制单元，每个所述单独的电子控制单元通过连接所述控制单元中的任何一个、所述驱动单元中的任何一个以及所述电源单元中的任何一个而构成，
其中，所述电子控制单元中的至少一个配置为控制所述电机的操作，并且所述电子控制单元中的任何一个配置为在所述电子控制单元中的另一个异常时控制所述电机的操作。
2.根据权利要求1所述的电动转向设备的电源组，其特征在于，多个所述控制单元安装在所述第一电路板上，并且多个所述驱动单元和多个所述电源单元安装在所述第二电路板上。
3.根据权利要求2所述的电动转向设备的电源组，其特征在于，所述控制单元包括控制电路，所述控制电路包括所述控制器，
所述驱动单元包括连接到所述控制电路的驱动电路，并且
所述电源单元包括连接到所述控制电路和所述驱动电路的电源电路。
4.根据权利要求3所述的电动转向设备的电源组，其特征在于，多个所述控制电路彼此并联地安装在所述第一电路板上，
多个所述驱动电路彼此并联地安装在所述第二电路板上，并且
多个所述电源电路彼此并联地安装在所述第二电路板上。
5.根据权利要求3所述的电动转向设备的电源组，其特征在于，所述板单元还包括板连接器，所述板连接器安装在所述第一电路板和所述第二电路板上，并且所述板连接器配置为连接所述控制电路、所述驱动电路和所述电源电路，以传输电力和信号。
6.根据权利要求1所述的电动转向设备的电源组，其特征在于，所述第一电路板和所述第二电路板形成为板状，并且顺序地堆叠在包括在所述电机单元中的电机壳体中。
7.根据权利要求1所述的电动转向设备的电源组，其特征在于，所述电源组还包括耦接到所述电机单元的盖，以覆盖所述板单元。
8.根据权利要求1所述的电动转向设备的电源组，其特征在于，所述电源组还包括连接器单元，所述连接器单元配置为将信号传输到所述控制单元和所述电源单元，或者将电力供应到所述控制单元和所述电源单元。
9.根据权利要求8所述的电动转向设备的电源组，其特征在于，所述连接器单元包括：
连接器主体，耦接到包括在所述电机单元中的电机壳体；
多个信号连接器单元，每个信号连接器单元均包括：形成在所述连接器主体上的信号连接器；以及信号连接器引脚，所述信号连接器引脚与所述信号连接器对应并从所述连接器主体伸出以直接或间接地连接到所述控制单元；以及
多个电源连接器单元，每个所述电源连接器单元包括：形成在所述连接器主体上的电源连接器；以及电源连接器引脚，所述电源连接器引脚与所述电源连接器对应并从所述连接器主体伸出以连接到所述电源单元。
10.根据权利要求9所述的电动转向设备的电源组，其特征在于，所述电机壳体包括：
绕组孔，所述多个绕组被牵引通过所述绕组孔；
信号引脚通孔，所述信号连接器引脚穿过所述信号引脚通孔；以及
电源引脚通孔，所述电源连接器引脚穿过所述电源引脚通孔。
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