CN219802099U - 一种转向系统的电驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转向系统的电驱动装置，包括电机壳体和设置在电机壳体尾部一侧的控制器安装底座，控制器安装底座一侧设置有接插件组件、另一侧设置有嵌件组件，嵌件组件的外侧设置有电路板组件，电路板组件包括控制电路和与控制电路连接的驱动电路，驱动电路的输出端与安装在电机尾部的控制器安装座内的电机相线连接；接插件组件包括电源接插件和信号接插件，电源接插件通过嵌件组件与驱动电路连接；信号接插件穿过嵌件组件与控制电路连接。接插件组件、嵌件组件和电路板组件层叠设置在控制器安装底座内，节约空间；对电路板组件进行分区，小电流的控制电路远离电机，大电流的驱动电路靠近电机，降低了大电流电路对控制电路的电磁干扰。

Description

一种转向系统的电驱动装置

技术领域

本实用新型涉及电驱动技术领域，具体涉及一种转向系统的电驱动装置。

背景技术

电动助力转向系统在车辆转向领域得到了广泛地运用，而转向系统的电驱动装置一般由电机、控制器电路板组件、接插件组件和外盖组成。转向系统供应商在应对不同汽车主机厂和不同车型对转向系统的布置空间、安全冗余性要求时，不得不全新开发不同电子设计及不同机械结构的电驱动装置，导致转向系统的电驱动装置开发周期长、验证周期长、装配工艺种类繁杂且成本高昂。因此，一种结构紧凑、装置工艺简单、平台化的电驱动装置具备广阔的应用市场。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供一种转向系统的电驱动装置，结构紧凑、装置工艺简单。

本实用新型公开了一种转向系统的电驱动装置，包括电机尾部的安装端盖和设置在所述电机尾部安装端盖一侧的控制器安装底座，所述控制器安装底座一侧设置有接插件组件、另一侧设置有嵌件组件，所述嵌件组件的外侧设置有电路板组件，所述电路板组件包括控制电路和与所述控制电路连接的电机驱动电路，所述电机驱动电路的输出端与安装在电机尾部安装端盖内的电机相线连接；所述接插件组件包括电源接插件和信号接插件，所述电源接插件通过所述嵌件组件与所述电机驱动电路连接；所述信号接插件穿过所述嵌件组件与所述控制电路连接。

优选的，所述嵌件组件上设置有一个或多个连接凸台，所述连接凸台内设置有导向凸台，所述信号接插件一侧设置有与所述导向凸台相配合的支撑凸台，

所述嵌件组件的一侧设置有电感，所述电源接插件通过所述嵌件组件与所述电感连接，所述电感通过所述嵌件组件与电机驱动逆变桥连接，所述电机驱动逆变桥通过所述相线连接件与电机相线连接。

优选的，所述控制电路包括控制芯片、预驱动芯片、电源芯片和防反电路，

所述电源接插件的一个电极通过所述嵌件组件连接到电路板组件上的防反电路的一端，所述防反电路的另一端分别与所述电源芯片的一端连接和嵌件组件连接，然后通过所述嵌件组件与电感连接，所述电源芯片一端与控制芯片连接，所述控制芯片通过预驱动芯片与电机驱动逆变桥的控制端连接。

优选的，所述电源接插件包括相并列安装的第一电源接插件和第二电源接插件，所述防反电路包括相并列安装的第一防反电路和第二防反电路，所述电感包括相并列安装的第一电感和第二电感，所述预驱动芯片包括第一预驱动芯片和第二预驱动芯片，所述驱动逆变桥包括第一驱动逆变桥和第二驱动逆变桥，所述电机包括双绕组六相同步电机，

所述第一电源接插件依次与第一防反电路、第一电感、第一预驱动芯片、第一驱动逆变桥和电机的一个绕组电连接；

所述第二电源接插件依次与第一防反电路、第一电感、第二预驱动芯片、第二驱动逆变桥和电机的另一个绕组电连接。

优选的，所述嵌件组件还包括桥接嵌件，当所述电驱动装置使用一组电源输入时，可通过桥接嵌件的连接向第二电感输入电源。

当所述电驱动装置使用一组电源输入时，所述桥接嵌件一端与第二电感的正极输入端连接，另一端与第一电感的正极输入端连接；所述桥接嵌件一端与第二防反电路的输出端连接，另一端与与第二电感的负输入端连接。

优选的，所述接插件组件还包括接插件安装板，接插件安装板一侧设置有多个导向件，

所述电源接插件和信号接插件分别设置在导向件内，所述信号接插件包括CAN接插件和传感接插件；

所述信号接插件的内端设置有支撑凸台和穿过所述支撑凸台的鱼眼针，鱼眼针与所述控制电路连接；

所述接插件安装板上设置有透气孔，所述透气孔上设置有可拆卸的透气塞；

所述接插件安装板上设置有铁环件，注塑包裹在接插件组件中，用于螺栓安装接插件组件在所述控制器安装底座上；

所接插件安装板和安装底座之间设置有第二密封垫圈。

优选的，嵌件组件包括嵌件绝缘板，所述嵌件绝缘板上设置有多个金属端子；

所述驱动电路上设置有相线连接件，所述相线连接件与所述电机的相线连接。

优选的，所述控制器安装底座的另一侧设置有可拆卸的外盖，所述外盖和控制器安装底座之间设置有第一密封垫圈。

优选的，所述电机驱动电路设置在电机一侧；

所述控制电路远离所述电机驱动电路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：接插件组件、嵌件组件和电路板组件层叠设置在安装底座内，利于节约空间；对电路板组件进行分区，小电流的控制电路远离电机，大电流的驱动电路靠近电机，且通过嵌件组件使驱动电路的供电线路绕过控制电路，降低了大电流电路对控制电路的电磁干扰。

附图说明

图1是本实用新型的转向系统的电驱动装置结构示意图；

图2是电驱动装置的爆炸图；

图3是实施例1的接插件组件的结构示意图；

图4是实施例1的嵌件组件的结构示意图；

图5是实施例1的嵌件组件安装示意图；

图6是实施例1的电路板组件的安装示意图；

图7是实施例1的电驱动装置结构示意图；

图8是实施例2的接插件组件的结构示意图；

图9是桥接嵌件的结构示意图；

图10是实施例2的嵌件组件和桥接嵌件安装示意图；

图11是实施例2的电驱动装置结构示意图；

图12是电路板组件的结构示意图；

图13是本实用新型实施例1的电驱动装置的逻辑图；

图14是本实用新型实施例2的电驱动装置的逻辑图。

图中标记：

1电驱动装置，12控制器安装底座，13电机壳体，14外盖，15电机连接皮带轮，16电机相线，17安装腔；

201接插件组件A，202接插件组件B，21接插件安装板，22电源接插件，23电源接插件金属端子，24信号接插件，25透气塞，28螺钉，241CAN接插件，242传感接插件，243支撑凸台，244鱼眼针，245透气塞安装孔，246铁环件，

3第一密封垫圈，4第二密封垫圈，

6电感，61第一电感，62第二电感，

7嵌件组件，71连接凸台，72嵌件绝缘板，73嵌件鱼眼针及金属端子，74导向凸台，75桥接嵌件，76电源桥接金属端子，751第一连接端，752第二连接端，753第三连接端，754第四连接端，755绝缘部，

9电路板组件，91控制电路，92电机驱动电路，93相线连接件，

901第一控制芯片，902第二控制芯片，903第一预驱动芯片，904第二预驱动芯片，

905第一电机驱动逆变桥，906第二电机驱动逆变桥，

911第一防反电路，912第二防反电路，913第一电源芯片，914第二电源芯片。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

一种转向系统的电驱动装置1，如图1-14所示，包括电机壳体13和设置在电机壳体13一侧的控制器安装底座12，控制器安装底座12一侧设置有接插件组件2、另一侧设置有嵌件组件7，嵌件组件7的外侧设置有电路板组件9，电路板组件9包括控制电路91和与控制电路91连接的电机驱动电路92，电机驱动电路92的输出端与电机壳体13尾部的电机相线16连接，其中，电机壳体13内设置有电机；接插件组件2包括电源接插件23和信号接插件24，电源接插件23通过嵌件组件7与电机驱动电路92连接；信号接插件24穿过嵌件组件7与所述控制电路92连接。图1示出了安装在电机输出端的电机连接皮带轮15。

接插件组件2、嵌件组件7和电路板组件9层叠设置在控制器安装底座内，利于节约空间；对电路板组件9进行分区，小电流的控制电路91远离电机，大电流的电机驱动电路92靠近电机壳体13尾部，且通过嵌件组件7使电机驱动电路92的供电线路绕过控制电路91，降低了大电流电路对控制电路91的电磁干扰。

如图4，嵌件组件7上设置有一个或多个连接凸台71，连接凸台71内设置有导向凸台74，信号接插件24一侧设置有与导向凸台74相配合的支撑凸台243，嵌件组件7的一侧设置有电感6，电源接插件23与电感6连接，电感6通过电机驱动逆变桥与电机相线16连接。接插件组件和嵌件组件通过注塑成型，接插件组件金属端子和嵌件组件金属端子位置的精度高，控制电路在压装到控制器安装底座12上时，控制器电路上92的开孔与嵌件组件7金属端子和接插件组件2的金属端子能更好的定位。

控制电路91包括第一控制芯片901、第一预驱动芯片903、第一电源芯片913和第一防反电路911，电源接插件23的一个电极连接有第一防反电路911，第一防反电路911的另一端和电源接插件23的另一电极分别与第一电感61和第一电源芯片913的两端连接，第一电源芯片913与第一控制芯片901连接，第一控制芯片901通过第一预驱动芯片903与第一电机驱动逆变桥905的控制端连接。

本发明进一步的，驱动电路92设置在电机壳体13尾部一侧；控制电路91远离电机驱动电路92。控制芯片可以采用英飞凌32位微处理器，但不限于此。

实施例1

如图3-7和13，电源接插件23包括相并列安装的第一电源接插件和第二电源接插件，防反电路包括相并联安装的第一防反电路911和第二防反电路912，电源芯片包括第一电源芯片913和第二电源芯片914，控制芯片包括第一控制芯片901和第二控制芯片902，电感6包括相并列安装的第一电感61和第二电感62，预驱动芯片包括第一预驱动芯片903和第二预驱动芯片904，驱动逆变桥包括第一驱动逆变桥905和第二驱动逆变桥906，电机包括双绕组六相同步电机，具有两路绕组的线圈。第一电源接插件与第一防反电路911连接，第一防反电路911输出有两端，其中一端依次与第一电感61、第一驱动逆变桥905和电机的一个绕组电连接，第一防反电路911输出的另一端依次与第一电源芯片913、第一控制芯片901、第一预驱动芯片903和第一驱动逆变桥905电连接；第二电源接插件与第二防反电路连接，第二防反电路输出有两端，其中一端依次与第二电感62和第二驱动逆变桥906电连接，第二防反电路输出的另一端依次与第二电源芯片914、第二控制芯片902、第二预驱动芯片904、第二驱动逆变桥906和电机的另一绕组电连接。实现电机双绕组电机的冗余力矩输出。

如图3，接插件组件2还包括接插件安装板21，接插件安装板21一侧设置有多个导向件，电源接插件22和信号接插件24分别设置在不同的导向件内，信号接插件24包括CAN接插件241和传感接插件242；信号接插件24的内端设置有支撑凸台243和穿过支撑凸台243的鱼眼针244，鱼眼针244与控制电路91连接；接插件安装板21上设置有透气塞安装孔245，透气塞安装孔245上设置有可拆卸的透气塞25；接插件安装板21上设置有铁环件246，铁环件246通过注塑包裹在接插件组件2中，用于通过螺钉将接插件组件2安装在控制器安装底座12上；插件安装板21和控制器安装底座12之间设置有第二密封垫圈4。透气塞25和透气塞安装孔245可改善电驱装置因为电机驱动发热产生的内外气压不平衡现象，又具有防水功能。

如图4和5，嵌件组件7包括嵌件绝缘板72，嵌件绝缘板72上设置有多个嵌件鱼眼针及金属端子73，嵌件鱼眼针及金属端子73根据设计需要分别与电路板组件、电感、桥接嵌件连接；电机驱动电路92上设置有相线连接件93，相线连接件93与电机的相线16连接。

控制器安装底座12的另一侧设置有可拆卸的外盖14，外盖14和控制器安装底座12之间设置有第一密封垫圈3。具体的，控制器安装底座12和外盖14的接合面设有涂胶槽，在安装外盖14前，先在控制器底座12的涂胶槽中涂上密封胶圈3，然后螺栓通过外盖14的通孔紧固在控制器安装底座12的螺纹孔中，将外盖14与控制器安装底座12紧固在一起，起到控制器密封防水目的。

本实施例通过两副电源接插件23、两副信号接插件24、两个电感6、以及电路板组件9上的两颗电源芯片、两颗MCU芯片以及两颗电机预驱动芯片和两路电机驱动逆变桥，实现双绕组六相永磁同步电机的冗余力矩输出。两个电感6安装在控制器安装底座的安装腔17内。可见，接插件组件2和嵌件组件7也为两组金属端子并列设计。

更具体的，双绕组六相永磁同步电机具有U1、V1、W1，以及U2、V2、W2两组电机相线金属端子，分别连接至两路绕组的线圈，以实现双绕组电机的冗余力矩输出。电感具有4个金属端子。

实施例2

如图8-11和14，与实施例1不同的是，本实施例具一副电源接插件23、一副信号接插件24、两个电感6、以及电路板组件9上的一路防反电路、一颗电源芯片、一颗MCU芯片以及两颗电机预驱动芯片和两路电机驱动逆变桥。可以根据使用需求进行选择。

进一步的，本实施例具有与实施例1相同的电机壳13体和控制器安装底座12、嵌件组件7，不同之处在于：更换接插件组件和电路板组件，并增加使用了桥接嵌件75。

当使用一副电源输入的本实施例的电驱动装置时，可通过桥接嵌件的连接将第一电感61与第二电感62的输入连接在一起。桥接嵌件的第二连接端752与第二电感62的第一输入端连接，第一连接端751与第一电感61的第一输入端连接，第一连接端和第二连接端相连接；第四连接端754与第二电感62的第二输入端连接，第三连接端753与第一电感61的第二输入端连接，第三连接端和第四连接端相连接，如图9和10。

如图10和14，实施例2的防反电路仅包括第二防反电路912，电源芯片仅包括第二电源芯片914，控制芯片仅包括第二控制芯片902，电感6包括相并列安装联的第一电感61和第二电感62，所述预驱动芯片包括第一预驱动芯片903和第二预驱动芯片904，所述驱动逆变桥包括第一驱动逆变桥905和第二驱动逆变桥906，电机包括双绕组六相同步电机，具有两路绕组的线圈，

第二防反电路输出有两端，其中一端依次与第二电感62、第二驱动逆变桥906和电机的一个绕组电连接；与此同时，该端还通过桥接嵌件75依次与第一电感61和第一驱动逆变桥905和电机的另一个绕组电连接。

第二防反电路输出的另一端依次与第二电源芯片914、第二控制芯片902相连，第二控制芯片902分别通过第一预驱动芯片903和第一驱动逆变桥905、以及第二预驱动芯片904和第二驱动逆变桥906与电机的两个绕组电连接。实现电机双绕组电机的冗余力矩输出。

在一个具体的制造中，通过调整接插件组件模具制造接插件组件，更具体的，图3和图8中的接插件(接插件组件A 201和接插件组件B 202)，共用一套注塑模具，可以通过调整接插件组件模具的滑块使得接插件组件只留一组接插件进行图8的接插件组件B 202出模，或不使用该滑块让两组接插件一起进行图3的接插件组件A 201的出模，该种调整方便适配只需要一组接插件连接的低容错冗余型转向系统或适配需要双接插件连接的高容错冗余型转向系统的要求。设计灵活，即一套模具通过滑块的调整对应两种接插件的生产需求，减少了开发周期和开发、模具费用。

本实用新型可以根据转向系统连接结构的不同需求，调整电机输出端型式以配合蜗杆式连接或皮带式连接，包括但不限于皮带轮式、四爪式、花键式等机械配合连接方式。可以根据转向系统性能需求，在原有电机壳体空间内调整电机的定子和转子长度达到调整电机输出不同力矩及转速性能的电机，以适配不同转向系统对电机性能的需求。

嵌件组件7的电源桥接金属端子共有三端，第一端与电源接插件23金属端子焊接，第二端与电感6的金属端子焊接，第三端设为鱼眼针式结构，与控制电路91孔过盈配合实现电连接。嵌件组件7作为桥梁，通过把电源接插件23金属端子、电源桥接金属端子、电感金属端子和控制器电路防反电路连接在一起组成电源滤波、防反电路，并为控制器电路板和电机驱动电路板提供电源。

进一步的，嵌件组件电源桥接金属端子与电源接插件金属端子、电感金属端子，电机相线连接件和电机相线端子采用电阻焊工艺焊接，电阻焊接工艺可靠、高效且设备成本和焊接成本低。嵌件组件电源桥接金属端子、接插件组件金属端子和电机相线连接件的焊接部分的立起结构方向一致，从而保证了电阻焊的焊接方向一致，使得电阻焊焊接时焊接设备不用调整方向，焊接工艺简化，提升了焊接效率。

嵌件组件电源桥接金属端子的一端和CAN信号接插件、力矩传感器信号接插件的一端均为鱼眼针式设计，与控制器电路板进行鱼眼针式过盈连接，将鱼眼针与电路板开孔对齐后，按压到位即可。装配工艺简单，鱼眼针与控制器电路板开孔连接牢固可靠。

本实用新型能灵活配置不同种类电机、不同容错冗余要求的控制器，且结构紧凑、装配工艺简单、低成本、在项目应用时开发周期短，该电驱动装置具备广阔的应用市场。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种转向系统的电驱动装置，其特征在于，包括电机壳体和设置在所述电机壳体尾部一侧的控制器安装底座，

所述控制器安装底座一侧设置有接插件组件、另一侧设置有嵌件组件，所述嵌件组件的外侧设置有电路板组件，

所述电路板组件包括控制电路和与所述控制电路连接的电机驱动电路，所述电机驱动电路的输出端与安装在所述电机壳体尾部的电机相线连接；

所述接插件组件包括电源接插件和信号接插件，

所述电源接插件通过所述嵌件组件与所述控制电路和所述电机驱动电路连接；

所述信号接插件穿过所述嵌件组件与所述控制电路连接。

2.根据权利要求1所述的电驱动装置，其特征在于，所述嵌件组件上设置有一个或多个连接凸台，所述连接凸台内设置有导向凸台，所述信号接插件一侧设置有与所述导向凸台相配合的支撑凸台，

所述嵌件组件的一侧设置有电感，所述电源接插件通过所述嵌件组件与所述电感连接，所述电感通过所述嵌件组件与所述电机逆变桥相连后，再通过电机驱动逆变桥与电机相线连接。

3.根据权利要求2所述的电驱动装置，其特征在于，所述控制电路包括控制芯片、预驱动芯片、电源芯片和防反电路，

所述电源接插件的一个电极通过所述嵌件组件连接到电路板组件上的防反电路的一端，所述防反电路的另一端分别与所述电源芯片的一端连接和所述嵌件组件连接，然后通过所述嵌件组件与电感连接；

所述电源芯片另一端与控制芯片连接，所述控制芯片通过预驱动芯片与电机驱动逆变桥的控制端连接。

4.根据权利要求3所述的电驱动装置，其特征在于，所述电源接插件包括相并列安装的第一电源接插件和第二电源接插件，所述防反电路包括相并列安装的第一防反电路和第二防反电路，所述电感包括相并列安装的第一电感和第二电感，所述预驱动芯片包括第一预驱动芯片和第二预驱动芯片，所述驱动逆变桥包括第一驱动逆变桥和第二驱动逆变桥，所述电机包括双绕组六相同步电机，

第一电源接插件与第一防反电路连接，第一防反电路输出有两端，其中一端依次与第一电感、第一驱动逆变桥和电机的一个绕组电连接，第一防反电路输出的另一端依次与第一电源芯片、第一控制芯片、第一预驱动芯片和第一驱动逆变桥电连接；

第二电源接插件与第二防反电路连接，第二防反电路输出有两端，其中一端依次与第二电感、第二驱动逆变桥和电机的另一个绕组电连接，第二防反电路输出的另一端依次与第二电源芯片、第二控制芯片、第二预驱动芯片和第二驱动逆变桥电连接。

5.根据权利要求3所述的电驱动装置，其特征在于，所述嵌件组件还包括桥接嵌件，当所述电驱动装置使用一组电源输入时：

桥接嵌件与第一电感和第二电感的输入端连接；

防反电路仅包括第二防反电路，电源芯片包括第二电源芯片，控制芯片包括第二控制芯片，电感包括相并列安装联的第一电感和第二电感，所述预驱动芯片包括第一预驱动芯片和第二预驱动芯片，所述驱动逆变桥包括第一驱动逆变桥和第二驱动逆变桥，电机包括双绕组六相同步电机，具有两路绕组的线圈；

所述桥接嵌件的第二连接端与第二电感的正极输入端连接，第一连接端与第一电感的正极输入端连接；所述桥接嵌件第三连接端与第一电感的负极输入端连接，第四连接端与第二电感的负极输入端连接；

第二防反电路输出有两端，其中一端依次与第二电感、第二驱动逆变桥和电机的一个绕组电连接；所述一端还通过桥接嵌件依次与第一电感和第一驱动逆变桥和电机的另一个绕组电连接；

第二防反电路输出的另一端依次与第二电源芯片、第二控制芯片相连，第二控制芯片分别通过第一预驱动芯片和第一驱动逆变桥、以及第二预驱动芯片和第二驱动逆变桥与电机的两个绕组电连接。

6.根据权利要求1所述的电驱动装置，其特征在于，所述接插件组件还包括接插件安装板，接插件安装板一侧设置有多个导向件，

所述电源接插件和信号接插件分别设置在导向件内，所述信号接插件包括CAN接插件和传感接插件；

所述信号接插件的内端设置有支撑凸台和穿过所述支撑凸台的鱼眼针，鱼眼针与所述控制电路连接；

所述接插件安装板上设置有透气孔，所述透气孔上设置有可拆卸的透气塞；

所述接插件安装板上设置有铁环件，所述铁环件通过注塑包裹在接插件组件中，通过螺栓将接插件组件安装在所述控制器安装底座上；

所接插件安装板和安装底座之间设置有第二密封垫圈。

7.根据权利要求1所述的电驱动装置，其特征在于，嵌件组件包括嵌件绝缘板，所述嵌件绝缘板上设置有多个金属端子；

所述驱动电路上设置有相线连接件，所述相线连接件与所述电机的相线连接。

8.根据权利要求1所述的电驱动装置，其特征在于，所述控制器安装底座的另一侧设置有可拆卸的外盖，所述外盖和控制器安装底座之间设置有第一密封垫圈。

9.根据权利要求1所述的电驱动装置，其特征在于，所述电机驱动电路设置在电机一侧；

所述控制电路远离所述电机驱动电路。