CN217835740U - 一种搭载两个独立控制器的一体化eps驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统，包括：具有双绕组的无刷电机，所述双绕组包括电机A绕组和电机B绕组；控制器壳体，所述控制器壳体固定连接于无刷电机的一侧；安装在所述控制器壳体内部用于检测电机角度位置的电机角度位置传感器；安装在所述控制器壳体内部的电机位置信号电路板，所述电机位置信号电路板上装配有双核芯片；本实用新型采用两个独立的控制器互为功能备份的方案和采用一个控制器上的两路驱动控制电路作为功能备份方案的对比，两个独立的控制器更能完全的实现系统的更高可靠性，对于汽车功能安全和自动驾驶的实现，更能提供硬件的支撑。

Description

一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统

技术领域

本实用新型涉及汽车电子技术领域，特别涉及一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统。

背景技术

EPS(汽车电子转向助力系统)的核心是采用电动控制系统，根据驾驶员用手转动方向盘的用力方向，驱动电机，推动转向机构，为人手提供助力，降低驾驶员的疲劳度，提高驾驶舒适度。

现有的主流技术一般是只有一路驱动控制系统对无刷电机进行单独的控制，实现EPS(汽车电子转向助力系统)的助力功能，只有一套驱动控制器电路或控制器。目前也有双驱动电路的控制器，但主要方案是采用一个控制器上布置两套驱动电路实现的功能冗余备份，不能做到控制器的完全隔离。

现有的单路控制器电机一体化技术方案，控制器为一路驱动控制系统，一般是控制器集成到电机的尾部，占用电机尾部的空间，对于占用的空间需求不大，并且只有一路电源接口、一路扭矩信号接口、一路与整车通讯接口，如图1所示，其中：101、电机一；102、控制器一；

但现有一般方案的空间无法满足两个完全独立的EPS控制器的布置空间需求。如果在现有一体化的结构上进行双路驱动电路控制器的布局，就必须增加控制器的体积，最简单的办法是增加控制器的直径，增大电路板的布局面积。但这种方案占用空间大，会给EPS系统在汽车的布局带来不便，难以装配。

现有的双路驱动电路和电机一体化技术方案，采用一块电路板上布置两组驱动电路，控制器与电机平行布置。控制器集成到电机的侧面，控制器为双路路驱动控制系统，对于侧面空间有占用，并且两路控制系统共用一路电源接口、一路扭矩信号接口、一路与整车通讯接口，如图2所示，采用一个控制器上布置两套驱动电路实现的功能冗余备份，不能做到控制器的完全隔离，其中：201、控制器二；202、电机二；203、驱动电路A；204、驱动电路B；

综上所述，现有类似的双路驱动控制器设计是双路驱动电路和电机一体化技术方案，主要是为满足两路驱动电路控制一台双绕组电机而设计的，主要实现驱动电路的备份，采用两路驱动电路集成到一台控制器上的方案，由同一块电路板上的一个双核单片机主芯片对两路驱动电路进行控制。此方案的两路驱动电路不能实现完全的隔离和互为完全功能的备份。并且控制器只有一路电源接口和一路整车通讯接口。

现有的双路驱动电路和电机一体化技术方案虽然可以实现驱动部分的功能备份，但是一旦输入电源出现问题(例如电源保险丝烧毁、插头松动导致接触不良或者电源线破损短路等)，或者主控电路出现问题(例如电路板过热导致烧毁、主芯片出现物理性损伤)时，仍然无法避免EPS功能完全失效的问题。

现有双路驱动电路和电机一体化技术方案，如果要能够实现双路无刷电机的驱动控制功能的完全备份，就必须对控制器上的驱动电路进行完全的隔离，并且采用两路电源供电和两路整车通讯接口，保证其中一路控制器出现任何问题都不会影响另一路控制器的正常工作。

为此，提出一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例希望提供一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。

本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统，包括：

具有双绕组的无刷电机，所述双绕组包括电机A绕组和电机B绕组；

控制器壳体，所述控制器壳体固定连接于无刷电机的一侧；

安装在所述控制器壳体内部用于检测电机角度位置的电机角度位置传感器；

安装在所述控制器壳体内部的电机位置信号电路板，所述电机位置信号电路板上装配有双核芯片；

安装在所述控制器壳体内部的控制器A和控制器B，所述控制器A和控制器B相对设置；

所述控制器A与控制器B通过信号交互连接；

所述控制器A与控制器B，用于同步进行工作，通过互相通讯，实现同步驱动控制。

进一步优选的：所述电机A绕组的三相包括电机A绕组U相、电机A绕组V相和电机A绕组W相；

所述控制器A包括控制器A－三相端子，所述控制器A通过控制器A－三相端子与电机A绕组的电机A绕组U相、电机A绕组V相和电机A绕组W相电连接，用于控制电机A绕组U相、电机A绕组V相和电机A绕组W相组成的电机A绕组工作。

进一步优选的：所述电机B绕组的三相包括电机B绕组W相、电机B绕组V相和电机B绕组U相；

所述控制器B包括控制器A－三相端子，所述控制器B通过控制器A－三相端子与电机B绕组的电机B绕组W相、电机B绕组V相和电机B绕组U相电连接，用于负责控制电机B绕组W相、电机B绕组V相和电机B绕组U相组成的电机B绕组工作。

进一步优选的：所述控制器A还包括控制器A－通讯排针，所述控制器A通过控制器A－通讯排针与电机位置信号电路板通讯连接，用于读取装配在电机位置信号电路板上的双核芯片的其中一路信号。

进一步优选的：所述控制器B还包括控制器B－通讯排针，所述控制器B通过控制器B－通讯排针与电机位置信号电路板通讯连接，用于读取装配在电机位置信号电路板上的双核芯片的另一路信号。

进一步优选的：所述控制器壳体的内部安装有电机位置感应磁体，所述电机位置感应磁体与电机角度位置传感器信号连接，所述电机角度位置传感器通过感应电机位置感应磁体的旋转角度变化得到当前电机角度数据，同时发送角度信号数据给对应的控制器A和控制器B。

进一步优选的：所述控制器A上安装有控制器A－扭矩信号接口，所述控制器B上安装有控制器B－扭矩信号接口，用于通过接受扭矩信号得知EPS系统需要的助力大小，调节驱动电机的功率输出。

进一步优选的：所述控制器A上安装有控制器A－电源及信号接口，所述控制器B上安装有控制器B－电源及信号接口，用于通电源和通整车通讯。

进一步优选的：所述控制器壳体上安装有控制器盖，所述控制器A－电源及信号接口、控制器A－扭矩信号接口、控制器B－扭矩信号接口和控制器B－电源及信号接口组成防水插座，所述控制器A－电源及信号接口、控制器A－扭矩信号接口、控制器B－扭矩信号接口和控制器B－电源及信号接口均通过胶合密封安装在控制器盖上。

进一步优选的：所述控制器盖上安装有防水透气阀，用于平衡控制器壳体内外部气压，避免因内外压差导致的密封失效。

本实用新型实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

一、本实用新型采用两个独立的控制器互为功能备份的方案和采用一个控制器上的两路驱动控制电路作为功能备份方案的对比，两个独立的控制器更能完全的实现系统的更高可靠性，对于汽车功能安全和自动驾驶的实现，更能提供硬件的支撑。

二、使用本申请的搭载完全独立的两个控制器驱动双绕组电机的EPS驱动系统，可以保证功能不会出现突然的失效，一旦系统出现故障，有足够的功能保留，给驾驶人主动介入驾驶控制留下足够的反映时间。

三、本实用新型结构紧凑、简洁、可以节省成本并且占用空间小，符合装配到汽车方向机上的EPS装配空间需求。

四、本实用新型两个控制器共用一个机壳及盖子，将控制器的散热和电机角度位置传感器的定位功能也集成到机壳上，减少零部件，结构紧凑。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本实用新型进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术一的结构图；

附图标记：101、电机一；102、控制器一；

图2为现有技术二的结构图；

附图标记：201、控制器二；202、电机二；203、驱动电路A；204、驱动电路B；

图3为本实用新型的拆分爆炸结构图；

图4为本实用新型的俯视结构图；

图5为本实用新型电机内部的结构图；

图6为本实用新型控制器A与控制器B通讯诊断的模块示意图。

附图标记：1、无刷电机；2、电机A绕组U相；3、电机A绕组V相；4、电机A绕组W相；5、电机角度位置传感器；6、电机位置信号电路板；7、控制器壳体；8、控制器A－通讯排针；9、控制器A；10、控制器A－三相端子；11、控制器A－电源及信号接口；12、控制器A－扭矩信号接口；13、控制器盖；14、防水透气阀；15、控制器B－扭矩信号接口；16、控制器B－电源及信号接口；17、控制器B；18、控制器A－三相端子；19、控制器B－通讯排针；20、电机B绕组W相；21、电机B绕组V相；22、电机B绕组U相；23、电机位置感应磁体。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

如图3－6所示，本实用新型实施例提供了一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统，包括：

具有双绕组的无刷电机1，双绕组包括电机A绕组和电机B绕组；

控制器壳体7，控制器壳体7固定连接于无刷电机1的一侧；

安装在控制器壳体7内部用于检测电机角度位置的电机角度位置传感器5；

安装在控制器壳体7内部的电机位置信号电路板6，电机位置信号电路板6上装配有双核芯片；

安装在控制器壳体7内部的控制器A－9和控制器B－17，控制器A－9和控制器B－17相对设置；

控制器A－9与控制器B－17通过信号交互连接；

控制器A－9与控制器B－17，用于同步进行工作，通过互相通讯，实现同步驱动控制。

本实施例中，具体的：电机A绕组的三相包括电机A绕组U相2、电机A绕组V相3和电机A绕组W相4；

控制器A－9包括控制器A－三相端子10，控制器A－9通过控制器A－三相端子10与电机A绕组的电机A绕组U相2、电机A绕组V相3和电机A绕组W相4电连接，用于控制电机A绕组U相2、电机A绕组V相3和电机A绕组W相4组成的电机A绕组工作。

本实施例中，具体的：电机B绕组的三相包括电机B绕组W相20、电机B绕组V相21和电机B绕组U相22；

控制器B－17包括控制器A－三相端子18，控制器B－17通过控制器A－三相端子18与电机B绕组的电机B绕组W相20、电机B绕组V相21和电机B绕组U相22电连接，用于负责控制电机B绕组W相20、电机B绕组V相21和电机B绕组U相22组成的电机B绕组工作。

本实施例中，具体的：控制器A－9还包括控制器A－通讯排针8，控制器A－9通过控制器A－通讯排针8与电机位置信号电路板6通讯连接，用于读取装配在电机位置信号电路板6上的双核芯片的其中一路信号。

本实施例中，具体的：控制器B－17还包括控制器B－通讯排针19，控制器B－17通过控制器B－通讯排针19与电机位置信号电路板6通讯连接，用于读取装配在电机位置信号电路板6上的双核芯片的另一路信号。

本实施例中，具体的：控制器壳体7的内部安装有电机位置感应磁体23，电机位置感应磁体23与电机角度位置传感器5信号连接，电机角度位置传感器5通过感应电机位置感应磁体23的旋转角度变化得到当前电机角度数据，同时发送角度信号数据给对应的控制器A－9和控制器B－17。

本实施例中，具体的：控制器A－9上安装有控制器A－扭矩信号接口12，控制器B－17上安装有控制器B－扭矩信号接口15，用于通过接受扭矩信号得知EPS系统需要的助力大小，调节驱动电机的功率输出。

本实施例中，具体的：控制器A－9上安装有控制器A－电源及信号接口11，控制器B－17上安装有控制器B－电源及信号接口16，用于通电源和通整车通讯。

本实施例中，具体的：控制器壳体7上安装有控制器盖13，控制器A－电源及信号接口11、控制器A－扭矩信号接口12、控制器B－扭矩信号接口15和控制器B－电源及信号接口16组成防水插座，控制器A－电源及信号接口11、控制器A－扭矩信号接口12、控制器B－扭矩信号接口15和控制器B－电源及信号接口16均通过胶合密封安装在控制器盖13上。

本实施例中，具体的：控制器盖13上安装有防水透气阀14，用于平衡控制器壳体7内外部气压，避免因内外压差导致的密封失效。

本实施例中，在控制器A－9和控制器B－17中采用防短路设计，如果电机一组绕组出现短路，则对应的这个控制器停止工作，并通知另一个控制器出现故障，在该控制器切断输出后，另一路控制器可以正常输出，保证EPS系统功能正常。

控制系统中设计仲裁机制，如果出现两个控制器驱动电机的旋转方向不一致时，或输出力矩不同步，则由仲裁机制判断，异常的一组控制器或者电机组切断输出，退出工作，由正常的一组控制器正常输出。

本实施例中，如图6所示，本实用新型还提供了一种控制器A－9与控制器B－17通讯诊断的系统，其中，控制器A－9和控制器B－17均包括双核MCU、电源芯片、电源及整车通讯接口、扭矩信号接口、预驱动芯片和功率桥，其中预驱动芯片和功率桥连接，功率桥与双绕组电机连接，预驱动芯片和双核MCU连接，双核MCU和电源芯片连接，电源芯片和电源及整车通讯接口连接，双核MCU和扭矩信号接口连接，双核MCU与双核的电机角度位置传感器5连接，电机角度位置传感器5通过电机位置感应磁体连接。

本实用新型在工作时：采用两个完全独立的控制器对具有两组绕组的无刷电机进行控制的一体化方案设计，两个控制器完全独立，两个控制器之间保留对控制功能无影响的通讯接口，通过电机角度位置传感器5所在电路板上的线路实现互相的通讯，既实现两个控制器的完全隔离又能够在功能上互为备份。

电机与两个控制器采用一体化的结构方案，两个控制器采用背靠背的设计，共用一个控制器壳体，实现控制器的安装和散热。

两个控制器，都单独配有独立的电源与整车信号接口，扭矩传感器接口。分属两个控制器的各个功能接口互相独立，完全隔离。

两控制器分别使用同一个双核的电机角度位置传感器5的完全独立的一个核，电路上完全隔离。

由于采用防短路设计，即使电机一组绕组短路了，当控制器切断输出后，另一路可以正常输出。

控制系统中设计仲裁机制，如果两个控制器驱动电机旋转方向不一致，或输出力矩不同步，则由仲裁机制判断，异常的一组控制器和电机绕组切断输出，退出工作，由正常的一组控制器和电机绕组正常输出。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统，其特征在于，包括：

具有双绕组的无刷电机(1)，所述双绕组包括电机A绕组和电机B绕组；

控制器壳体(7)，所述控制器壳体(7)固定连接于无刷电机(1)的一侧；

安装在所述控制器壳体(7)内部用于检测电机角度位置的电机角度位置传感器(5)；

安装在所述控制器壳体(7)内部的电机位置信号电路板(6)，所述电机位置信号电路板(6)上装配有双核芯片；

安装在所述控制器壳体(7)内部的控制器A(9)和控制器B(17)，所述控制器A(9)和控制器B(17)相对设置；

所述控制器A(9)与控制器B(17)通过信号交互连接。

2.根据权利要求1所述的一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统，其特征在于：所述电机A绕组的三相包括电机A绕组U相(2)、电机A绕组V相(3)和电机A绕组W相(4)；

所述控制器A(9)包括控制器A－三相端子(10)，所述控制器A(9)通过控制器A－三相端子(10)与电机A绕组的电机A绕组U相(2)、电机A绕组V相(3)和电机A绕组W相(4)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统，其特征在于：所述电机B绕组的三相包括电机B绕组W相(20)、电机B绕组V相(21)和电机B绕组U相(22)；

所述控制器B(17)包括控制器A－三相端子(18)，所述控制器B(17)通过控制器A－三相端子(18)与电机B绕组的电机B绕组W相(20)、电机B绕组V相(21)和电机B绕组U相(22)电连接。

4.根据权利要求1所述的一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统，其特征在于：所述控制器A(9)还包括控制器A－通讯排针(8)，所述控制器A(9)通过控制器A－通讯排针(8)与电机位置信号电路板(6)通讯连接。

5.根据权利要求4所述的一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统，其特征在于：所述控制器B(17)还包括控制器B－通讯排针(19)，所述控制器B(17)通过控制器B－通讯排针(19)与电机位置信号电路板(6)通讯连接。

6.根据权利要求1所述的一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统，其特征在于：所述控制器壳体(7)的内部安装有电机位置感应磁体(23)，所述电机位置感应磁体(23)与电机角度位置传感器(5)信号连接。

7.根据权利要求1所述的一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统，其特征在于：所述控制器A(9)上安装有控制器A－扭矩信号接口(12)，所述控制器B(17)上安装有控制器B－扭矩信号接口(15)。

8.根据权利要求7所述的一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统，其特征在于：所述控制器A(9)上安装有控制器A－电源及信号接口(11)，所述控制器B(17)上安装有控制器B－电源及信号接口(16)，用于通电源和通整车通讯。

9.根据权利要求8所述的一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统，其特征在于：所述控制器壳体(7)上安装有控制器盖(13)，所述控制器A－电源及信号接口(11)、控制器A－扭矩信号接口(12)、控制器B－扭矩信号接口(15)和控制器B－电源及信号接口(16)组成防水插座，所述控制器A－电源及信号接口(11)、控制器A－扭矩信号接口(12)、控制器B－扭矩信号接口(15)和控制器B－电源及信号接口(16)均通过胶合密封安装在控制器盖(13)上。

10.根据权利要求9所述的一种搭载两个独立控制器的一体化EPS驱动系统，其特征在于：所述控制器盖(13)上安装有防水透气阀(14)。

Images