KR102205822B1 - 전기유압식 자동차 제어 디바이스 - Google Patents

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한스-외르크 파이겔
크리슈티얀 타란덱
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콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
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Abstract

전기유압식 자동차 제어 디바이스
특히 자동차 브레이크 시스템을 위한, 전기유압식 자동차 제어 디바이스 (1) 는, 전기적으로 작동되는 밸브들 (15) 을 갖는 유압 유닛 (10), 밸브들 (15) 을 작동시키기 위한 전기적 및/또는 전자적 컴포넌트들을 갖는 제 1 인쇄 회로 기판 (21) 을 포함하는 전자 제어 유닛 (20), 및 전기적으로 제어가능한, 유압 압력 소스 (14) 를 구동하기 위한 전기 모터 (30) 를 포함하고, 여기서, 전기 모터 (30) 를 작동시키기 위한 전기적 및/또는 전자적 컴포넌트들, 특히 파워 일렉트로닉스 컴포넌트들은 전자 제어 유닛 (20) 과는 별도로 배열되는 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 상에 배열된다.

Description

전기유압식 자동차 제어 디바이스
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 전기유압식 자동차 제어 디바이스에 관한 것이다.
DE 10 2012 220 485 A1 호는 유압 유닛, 전기 모터, 및 전기적 및/또는 전자적 컴포넌트들을 수용하기 위한 제 1 인쇄 회로 기판을 갖는 전자 제어 유닛을 포함하는 전기유압식 자동차 제어 디바이스를 개시하였다.
WO 2013/023953 A1 호는, 차량 운전자에 의해 작동될 수 있는 마스터 브레이크 실린더, 전기적으로 제어가능한 압력 공급 디바이스 및 밸브 장치가 하우징 (housing) 내에 배열되는 브레이크 활성화 유닛을 개시하였다. 압력 공급 디바이스의 전기 모터는 하우징의 제 1 측면에 부착된다. 브레이크 활성화 유닛의 전자적 개방-루프 및 폐쇄-루프 제어 유닛은, 전기 모터로부터 반대 방향으로 면하는, 하우징의 제 2 측면에 배열된다. 이러한 전자적 개방-루프 및 폐쇄-루프 제어 유닛은 여기서 밸브 장치를 작동시키기 위해서 그리고 또한 압력 공급 디바이스를 작동시키기 위해서 작용하고, 압력 공급 디바이스의 전기 모터의 파워 일렉트로닉스 컴포넌트들 (power electronics components) 은 따라서, 이 전자적 개방-루프 및 폐쇄-루프 제어 유닛 내로, (예컨대, 밸브 장치를 작동시키기 위한) 다른 전자적 컴포넌트들과 함께, 통합된다. 전기 모터와 전자적 개방-루프 및 폐쇄-루프 제어 유닛 사이의 전기적 연결들은 따라서 하우징으로 안내되어야 한다. 전기 모터와 전자적 개방-루프 및 폐쇄-루프 제어 유닛과의 콘택트 (contact) 의 형성은, 온도에서의 변화들이 존재할 때 팽창의 정도를 변화시킴으로써 초래될 수 있는 미세-마찰에 대한 요구되는 둔감성 (insensitivity) 으로 인해 비용이 많이 들고, 크고 비싼 플러그를 필요로 한다. 더욱이, 전기 모터의 파워 일렉트로닉스를 포함하는 전자적 개방-루프 및 폐쇄-루프 제어 유닛을 냉각시키기 위해 비용이 많이 드는 냉각 메커니즘이 필요하다. 전자적 개방-루프 및 폐쇄-루프 제어 유닛의 인쇄 회로 기판 내의 파워 일렉트로닉스를 위해 필요한 라인 교차 섹션들 (line cross sections) 이, 오직 신호 라인들만이 라우팅되어야 할 인쇄 회로 기판의 다른 큰 구역들에 대해 과다 치수의 비싼 인쇄 회로 기판을 야기하는 것은 또한 불리하다.
본 발명은 그 구체화된 불리한 점들을 극복하고자 하는 목적에 기초한다. 또한, 특히 자동차용의 브레이크-바이-와이어 브레이크 시스템을 위한, 콤팩트 (compact) 한 전기유압식 자동차 제어 유닛이 제조하기에 비용-효율적으로 이용가능하게 만들어지도록 하기 위한 것이다.
이러한 목적은 청구항 제 1 항에서 청구된 바와 같은 전기유압식 자동차 제어 디바이스 (electrohydraulic motor vehicle control device) 에 의해 본 발명에 따라 달성된다.
본 발명은, 유압 유닛, 자동차 제어 디바이스의 전기적으로 제어가능한, 유압 압력 소스를 구동하기 위한 전기 모터, 및 자동차 제어 디바이스의 전기적으로 제어가능한 컴포넌트들을 작동시키기 위한 전자 제어 유닛을 갖는 자동차 제어 디바이스에서, 전기 모터를 작동시키기 위한 전기적 및/또는 전자적 컴포넌트들은 전자 제어 유닛과는 별도로 (separately) 배열되는 제 2 인쇄 회로 기판 상에 배열된다.
전기 모터를 작동시키기 위한 파워 일렉트로닉스 컴포넌트들은 바람직하게는 제 2 인쇄 회로 기판 상에 배열된다. 전기 모터의 전체 파워 일렉트로닉스가 특히 바람직하게는 제 2 인쇄 회로 기판 상에 배열된다. (전기 모터의 전체 파워 일렉트로닉스로서) 드라이버 엘리먼트들을 작동시키기 위한 6 개의 드라이버 컴포넌트들 및 하나의 집적 회로 모듈이 아주 특별히 바람직하게 제 2 인쇄 회로 기판 상에 배열된다.
전기 모터는 바람직하게는 무브러시 (brushless) 직류 모터이다.
전기 모터는 바람직하게는 모터 하우징에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인다. 모터 하우징은 특히 바람직하게는 전기 모터 주위에 사출 성형된다.
전기적으로 제어가능한, 유압 압력 소스는 바람직하게는 적어도 부분적으로 유압 유닛 내부에 배열된다. 압력 소스의 압력 공간은 특히 바람직하게는 적어도 부분적으로 유압 유닛 내부에 배열된다.
본 발명에 따른 자동차 제어 디바이스의 하나의 실시형태에 따르면, 전자 제어 유닛 및 전기 모터는 유압 유닛의 상이한 측면들 (side faces) 상에 배열되고, 여기서, 제 2 인쇄 회로 기판은 전기 모터가 배열되는 측면의 구역 (region) 에 배열된다. 최소의 가능한 측면들을 갖는 콤팩트한 자동차 제어 디바이스가 따라서 가능하다. 더욱이, 전기 모터를 작동시키기 위한 전기적 및/또는 전자적 컴포넌트들은 전기 모터 부근에 배열된다. 전자 제어 유닛 및 전기 모터는 특히 바람직하게는, 서로 반대편에 놓이는, 유압 유닛의 측면들 상에 배열된다.
유압 유닛은 바람직하게는 본질적으로 입방형 형상 (cuboid shape) 으로 구성된다.
유압 유닛은 바람직하게는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고, 여기서, 전자 제어 유닛은 제 1 측면에 배열되고, 전기 모터는 제 2 측면에 배열되며, 여기서, 제 2 인쇄 회로 기판은 제 2 측면의 구역에 배열된다. 제 1 및 제 2 측면들은 특히 바람직하게는 서로 반대편에 놓인다.
전자 제어 유닛은 바람직하게는, 밸브 장치와 제어 유닛 사이의 간단한 전기적 또는 자기적 연결을 허용하기 위해, 전기 모터와는 반대 방향에 면하는 측면에 배열된다.
자동차 제어 디바이스, 특히 유압 유닛은 바람직하게는 적어도 하나의 브레이크 페달 활성화 이동-결정 디바이스 또는 압력 센서를 포함한다. 브레이크 페달 활성화 이동-결정 디바이스 및/또는 압력 센서는 특히 바람직하게는 전자 제어 유닛에 대해 측면의 구역에 배열된다.
제 2 인쇄 회로 기판은 바람직하게는 유압 유닛과 전기 모터 사이에 배열된다. 이는, 전기 모터를 작동시키기 위한 전기적 및/또는 전자적 컴포넌트들에 의해 발생된 열이 유압 유닛으로 직접 전도되도록 허용한다.
제 2 회로 기판은 바람직하게는 압력 소스의 부분이 통과되는 개구 (opening) 를 갖는다. 그 개구로 인해, 예컨대 유압 유닛과 전기 모터 사이에, 제 2 인쇄 회로 기판의 공간-절약적 배열이 가능하다.
압력 소스는 바람직하게는 유압 실린더-피스톤 장치로서 구현되고, 그 유압 실린더-피스톤 장치의 피스톤은 회전-병진 (rotary-translatory) 기어 메커니즘에 의해 전기 모터에 의해 시프트될 수 있다.
압력 소스의 실린더 또는 회전-병진 기어 메커니즘은 바람직하게는 제 2 인쇄 회로 기판에서의 개구를 통과한다.
본 발명에 따른 자동차 제어 디바이스의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 제 2 인쇄 회로 기판 상에 직접적으로 전기 모터의 모터 권선들 (motor windings) 의 단자들 (terminals) 과의 콘택트 (contact) 가 이루어진다. 따라서, 모터 권선들의 단자들을 위한 보다 비용 집약적인 전력 분배 단자 또는 착탈식 플러그-타입 접속부가 생략될 수 있다.
전기 모터는 바람직하게는 사출 성형 (injection molding) 에 의해 모터 하우징으로 캡슐화된다. 제 2 인쇄 회로 기판의 적어도 하나의 전기적 또는 전자적 컴포넌트는 특히 바람직하게는 사출-성형된 인캡슐레이션 (encapsulation) 에서의 포켓 (pocket) 에 배열된다. 커패시터 또는 인덕터는 특히 바람직하게는 사출-성형된 인캡슐레이션에서의 포켓에 배열된다. 이용가능한 공간은 따라서 최적의 정도로 활용된다.
본 발명의 하나의 바람직한 전개에 따르면, 제 2 인쇄 회로 기판은 제 1 및 제 2 인쇄 회로 기판 부분으로 2 개의 부분들에서 구현된다.
인쇄 회로 기판 부분들은 특히 바람직하게는 그것들이 압력 소스의 부분을 통과시키기 위한 개구를 형성하도록 하는 방식으로 구현된다.
또한, 제 1 및 제 2 인쇄 회로 기판 부분들 상의, 전기 모터를 작동시키기 위한 전기적 및/또는 전자적 컴포넌트들, 유리하게는 파워 일렉트로닉스는 중복적으로 (redundantly) 구현된다.
제 2 인쇄 회로 기판의 전기 에너지 공급은 바람직하게는 중복적으로 구현된다. 특히 바람직하게는 제 2 인쇄 회로 기판에 공급하기 위한 제 1 및 제 2 에너지 소스가 존재한다. 전기 모터의 중복적인 작동 (redundant actuation) 을 야기하기 위해, 제 1 에너지 소스는 제 1 인쇄 회로 기판 부분에 공급하고 제 2 에너지 소스는 제 2 인쇄 회로 기판 부분에 공급하는 것이 유리하다.
바람직하게는 적어도 하나의 피스톤 및 유압 압력 공간을 한정하는 브레이크-페달-활성화되는 마스터 브레이크 실린더가 유압 유닛에 배열되고, 여기서, 휠 브레이크들이 압력 공간에 접속될 수 있고, 여기서, 피스톤은 활성화 힘들을 전달하는 압력 로드에 의해 작동될 수 있다.
자동차 제어 디바이스는 바람직하게는, 적어도 부분적으로 유압 유닛에 배열되는 브레이크 페달 감각 시뮬레이터 (brake pedal sensation stimulator) 를 포함한다.
본 발명의 하나의 이점은, 전기 모터의 작동 동안 높은 전류가 전자 제어 유닛의 제 1 인쇄 회로 기판과는 별도로, 구체적으로는 제 2 인쇄 회로 기판 상에서만 전도되기 때문에, 전기적 및/또는 전자적 컴포넌트들의 열은 보다 쉽게 그리고 보다 비용-효율적으로 전도될 수 있다는 것이다. 높은 전류를 전도시키는 전기적 및/또는 전자적 컴포넌트들을 위한 비용이 높은 냉각 시스템은 오직 제 2 인쇄 회로 기판 상에서만 필요하다. 전자 제어 유닛 및/또는 제 1 인쇄 회로 기판은 그러면 예컨대 밸브들을 작동시키기 위해 충분한 임의의 비교적 낮은 전류를 전도시키고, 따라서 전자 제어 유닛에서의 또는 제 1 인쇄 회로 기판의 비용 높은 냉각 시스템이 생략되는 것이 가능하다.
본 발명은 또한, 제 1 인쇄 회로 기판은 특히 비교적 작은 라인 크로스 섹션들 (line cross sections) 로 보다 비용-효율적으로 만들어질 수 있다는 이점을 갖는다.
또한, 본 발명은, 유압 유닛을 통하는 임의의 비용 높은 스루-커넥션들 (through-connections) 에 대한, 특히 고-전류 라인들에 대한 필요성이 없다는 이점을 제공한다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 밸브들은 전기 모터로부터 반대 방향에 면하는 유압 유닛의 측면 상에 배열된다.
대기압 하의 압력 매체 저장소가 바람직하게는 유압 유닛의 상부 측 면에 부착된다.
자동차 제어 디바이스는 바람직하게는 자동차용 브레이크 시스템에서 사용되고, 이 브레이크 시스템은 차량 운전자에 의해서 그리고 또한 차량 운전자와는 독립적으로 "브레이크-바이-와이어 (brake-by-wire)" 동작 모드에서 활성화될 수 있고, 바람직하게는 "브레이크-바이-와이어" 동작 모드에서 동작되고, 오직 차량 운전자에 의한 동작만이 가능할 경우에 적어도 하나의 폴백 (fallback) 동작 모드에서 동작될 수 있다.
본 발명의 추가적인 바람직한 실시형태들은 도면들을 참조하여 이하의 설명에서 그리고 종속 청구항들로부터 나타날 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 전기유압식 자동차 제어 디바이스의 일 예시적인 실시형태를 나타낸다.
도 2 는 제 2 인쇄 회로 기판의 제 1 예시적인 실시형태를 나타낸다.
도 3 은 제 2 인쇄 회로 기판의 제 2 예시적인 실시형태를 나타낸다.
도 1 은 유압식으로 활성화되는 휠 브레이크들을 갖는 자동차 브레이크 시스템을 위한, 본 발명에 따른 전기유압식 자동차 제어 디바이스의 일 예시적인 실시형태의 개략적 도시를 나타낸다. 자동차 제어 디바이스 (1) 는 전기적으로 활성화되는 밸브들 (15) 을 갖는 유압 유닛 (10) (HCU: 유압 제어 유닛 (hydraulic control unit)), 전자 제어 유닛 (20) (ECU: 전자 제어 유닛 (electronic control unit)) 및 전기적으로 제어가능한, 유압 압력 소스 (14) 를 구동하기 위한 전기 모터 (30) 를 포함한다. 전기 모터 (30) 를 작동시키기 위한 전기적 및/또는 전자적 컴포넌트들 (40a, 40b) 이 그 위에 배열되는 (제 2) 인쇄 회로 기판 (12) 이 전자 제어 유닛 (20) 과는 별도로 배열된다. 예를 들어, 전기 모터 (30) 의 파워 일렉트로닉스 (40) 가 인쇄 회로 기판 (12) 상에 배열된다.
전기 모터 (30) 는 로터 (32) 및 스테이터 (33) 를 포함하고, 예를 들어 무브러시 직류 모터 (brushless direct current motor) 로서 구현된다. 전기 모터 (30) 는, 예를 들어, 적어도 부분적으로 모터 하우징 (31) 에 의해 둘러싸인다. 모터 하우징 (31) 은 플라스틱 사출-성형된 부분으로서 구현된다.
전기 모터 (30) 는 유압 유닛 (10) 의 제 1 측면에 배열된다.
유압 유닛 (10) 은, 예를 들어, 밸브들 (15) 에 추가하여, 유압 유닛 (10) 에서 실린더 보어의 형태로, 오직 개략적으로 도시된, 마스터 브레이크 실린더 (13) 를 포함한다. 마스터 브레이크 실린더 (13) 는, 압력 로드에 의해 차량 운전자에 의해 활성화될 수 있고 유압 압력 공간을 한정하는 활성화 피스톤 (미도시) 및 적어도 하나의 압력 공간을 포함한다. 자동차 브레이크 시스템의 휠 브레이크들 (미도시) 은 유압적 접속들에 의해 압력 공간에 접속될 수 있다. 마스터 브레이크 실린더 (13) 는, 예컨대, 휠 브레이크들이 마스터 브레이크 실린더 (13) 의 압력 공간에 접속될 때 브레이크 시스템의 폴백 동작 모드에서 운전자에 의한 휠 브레이크들에의 압력의 인가를 위해 기능한다. 마스터 브레이크 실린더 (13) 의 종축은 유리하게는 자동차의 이동의 방향에 본질적으로 평행하게 배열된다.
유압 유닛 (10) 의 전기적으로 활성화되는 밸브들 (15) 은, 예컨대, 휠 브레이크들에서 휠-특정적 브레이크 압력들을 설정하기 위해서 및/또는 휠 브레이크들에 압력 소스 (14) 또는 마스터 브레이크 실린더 (13) 를 접속해제/접속하기 위해서, 제공된다.
전기적으로 제어가능한 압력 소스 (14) 는, 예를 들어, 피스톤 (18) 이 회전-병진 기어 메커니즘 (17) 에 의해 전기 모터 (30) 에 의해 실린더-피스톤 장치의 종축 (실린더 축) 을 따라서 실린더 (16) 에서 시프트될 수 있는 유압식 실린더-피스톤 장치로서 구현된다. 기어 메커니즘 (17) 은, 예를 들어, 볼 스크루 드라이브 또는 롤러 스크루 드라이브로서 구현된다. 전기 모터 (30) 의 로터 피스톤을 검출하도록 기능하는 단지 개략적으로 나타낸 로터 피스톤 센서 시스템은 참조 번호 (16) 에 의해 표시된다.
브레이크 시스템의 브레이크-바이-와이어 동작 모드에서, 휠 브레이크들은 압력 소스 (14) 의 압력 공간 (19) 에서의 압력에 의해 작동될 수 있다. 이를 위해, 전기 모터 (30) 는 브레이크 페달의 활성화 (activation) 에 따라 작동될 수 있다.
압력 소스 (14) 는 적어도 부분적으로 유압 유닛 (10) 내부에 배열된다. 예를 들어, 실린더 (16) 는 인쇄 회로 기판 (12) 을 통해서 유압 유닛 (10) 내로 연장되고, 이 인쇄 회로 기판 (12) 은 이를 위해 개구 (도 2 및 도 3 에서의 참조 번호 45 또는 45' 참조) 를 갖는다.
대기압 하에 있는 압력 매체 저장 용기 (50) 는 바람직하게는 유압 유닛 (10) 의 상부 측 면 상에 배열된다.
마스터 브레이크 실린더 (13), 밸브들 (15) 및 압력 소스 (14) 는 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 유압 유닛 (10) 내부에 배열된다.
유압 유닛 (10) 은 또한, 휠 브레이크들에 대한 접속들을 위해 유압 포트들 (미도시) 을 포함한다.
전기 모터 (30) 의 종축은 마스터 브레이크 실린더 (13) 의 종축에 대해 수직으로 또는 대략 수직으로 배열된다. 마찬가지로, 압력 소스 (14) 의 종축은 마스터 브레이크 실린더 (13) 의 종축에 대해 수직으로 또는 대략 수직으로 배열된다. 전기 모터 (30) 및 압력 소스 (14) 의 실린더-피스톤 장치는 공통 축 상에 배열된다.
제어 유닛 (20) 은 (제 1) 인쇄 회로 기판 (21) 을 포함하고, 그 인쇄 회로 기판 (21) 상에 유압 유닛 (10) 의 밸브들 (15) 을 작동시키기 위한 전기적 및/또는 전자적 컴포넌트들이 배열된다. 또한, 전자 제어 유닛 (20) 또는 인쇄 회로 기판 (21) 에 전기 에너지를 공급하기 위한 적어도 하나의 접속 플러그가 제 1 인쇄 회로 기판 (21) 상에 제공된다. 인쇄 회로 기판 (21) 은 유리하게는 제어 디바이스 하우징 (22) 에 의해 보호된다.
제어 유닛 (20) 은 적어도 밸브들 (15) 을 작동시키도록 기능하고, 예를 들어, 전기 모터 (30) 로부터 반대 방향으로 바라보는 유압 유닛 (10) 의 제 2 측면에 배열된다. 예컨대 (센서) 신호들을 송신하기 위한, 제어 유닛 (20) 과 전기 모터 (30) 사이의 전기적 접속들은 유리하게는 전기적 접속들을 보호하기 위해 유압 유닛 (10) 을 통하여 연장된다.
밸브들 (15) 은 또한 유리하게는 전기 모터 (30) 로부터 반대 방향으로 바라보는 유압 유닛 (10) 의 측면에 배열되고, 그 결과로서, 밸브들 (15) 과 전자 제어 유닛 (20) 사이의 단순한 전기적 또는 자기적 접속이 가능하다. 밸브들 (15) 은 유리하게는 제어 디바이스 하우징 (22) 에 의해 커버된다.
자동차 제어 디바이스 (1) 는 유리하게는, 브레이크 페달 감각 시뮬레이터 (미도시) 를 포함하고, 이 브레이크 페달 감각 시뮬레이터는, 브레이크-바이-와이어 동작 모드에서, 차량 운전자에게 유쾌한 브레이크 페달 감각을 부여한다. 브레이크 페달 감각 시뮬레이터는 전체적으로 또는 부분적으로 유압 유닛 (10) 내부에서 연장될 수 있다. 대안적으로, 브레이크 페달 감각 시뮬레이터는 독립 모듈로서 구현될 수 있다.
자동차 제어 디바이스 (1) 에 전기 에너지를 공급하기 위해, 예를 들어 제 1 전기 에너지 공급 유닛 및 제 2 전기 에너지 공급 유닛이 제공되고 (도 1 에서 미도시), 여기서, 2 개의 에너지 공급 유닛들은 서로 독립적이다.
전기 모터의 파워 일렉트로닉스가 전자 제어 유닛의 (제 1) 인쇄 회로 기판 상에 또는 전기 모터로부터 반대 방향으로 바라보는 유압 유닛의 측에 배열되는 전자 제어 유닛 내로 통합되는 자동차 제어 디바이스들에서, 전기 모터 및 전자 제어 유닛 또는 제 1 인쇄 회로 기판과의 콘택트의 형성은 (열팽창의 정도를 변화시키는 것에 의해 야기되는) 미세-마찰 (micro-friction) 에 대한 요구되는 둔감성으로 인해 비용이 높고, 크고 비싼 플러그를 필요로 한다. 또한, 파워 일렉트로닉스를 냉각시키기 위해 비용이 높은 냉각 메커니즘이 필요하다. (제 1) 인쇄 회로 기판 내부의 파워 일렉트로닉스를 위해 필요한 라인 크로스 섹션들이 오직 신호 라인들만이 라우팅되어야 하는 인쇄 회로 기판의 다른 큰 구역들에 대해 과 치수화되는 비싼 인쇄 회로 기판을 야기하는 것은 또한 불리하다.
명시된 불리한 점들은, 예를 들어, 전자 제어 유닛 (20) 으로부터 별도로 배열된 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 상의 전기 모터 (30) 의 파워 일렉트로닉스 (40) 의 배열에 의해 제거된다. 결과로서, 자동차 제어 디바이스 (1) 의 박스 체적, 비용 및 성능에 대해 이점들이 또한 획득된다. 제 1 인쇄 회로 기판 (21) 을 유지하는 한편, 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 의 중복적 구현에 의해 상대적으로 비용-효율적인 방식으로 중복적인 정규 제동 기능 (즉, 브레이크-바이-와이어 기능) 을 구현하는 것 또한 가능하다.
예를 들어, 파워 일렉트로닉스 컴포넌트들은 (또는 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 은) 전기 모터 (30) 를 작동시키기 위해 유압 유닛 (10) 의 전기 모터 측에 배열된다, 즉, 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 은 전기 모터 (30) 가 배열되는 측면의 구역에 배열된다. 이러한 맥락에서, 한편으로는 전자 제어 유닛 (20) 이, 그리고 다른 한편으로는 전기 모터 (30) 및 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 이 유압 유닛 (10) 의 상이한 측면들 상에 배열된다. (전기 모터를 작동시키기 위한 파워 일렉트로닉스 컴포넌트들을 포함하지 않는) 전자 제어 유닛 (20) 의 제 1 인쇄 회로 기판 (21) 은 따라서 두꺼운 구리 층들 없이 현저하게 보다 비용-효율적으로 만들어질 수 있다. 전기 모터 (30) 를 작동시키기 위한 파워 일렉트로닉스 컴포넌트들 (파워 일렉트로닉스 (40)) 은 유리하게는 전자 제어 유닛 (20) 반대편에 놓인 유압 유닛 (10) 의 측면에 배열된다. 결과로서, 유압 유닛 (10) 을 통하는 고 전력 라인들의 비용이 높은 관통 연결이 더 이상 필요하지 않다. 고-전류의, 그리고 따라서 비싼, 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 은 제 1 인쇄 회로 기판 (21) 에 비해 더 작다.
전기 모터 (30) 와 유압 유닛 (10) 사이의 제 2 인쇄 회로 기판 (12) (또는 파워 일렉트로닉스) 의, 도 1 에서 예시된, 배열이 특히 유리하다. 결과로서, 드라이버들 및 프로세서 컴포넌트들 (파워 일렉트로닉스 (40)) 의 열을 유압 유닛 (10) 으로 직접 전도시키는 것이 가능하다. 결과로서, 전자 제어 유닛 (20) 또는 제 1 인쇄 회로 기판 (21) 의 측의 비용이 높은 냉각 수단들이 없어도 된다.
보다 콤팩트한 전체적인 설계를 획득하기 위해서 따라서 박스 체적을 감소시키기 위해서, 파워 일렉트로닉스 (40) 를 갖는 인쇄 회로 기판 (12) 은 스테이터 (33) 와 유압 유닛 (10) 사이의 중간 공간에서 배열된다.
전기 모터 (30) 와 유압 유닛 (10) 사이에 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 을 배열하기 위해, 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 은 개구 (도 2 및 도 3 참조) 를 갖는다. 압력 소스 (14) 의 부분은 그 개구를 통해 안내된다. 예를 들어, 압력 소스 (14) 의 실린더 (16) 는 개구를 통해 안내된다.
또한, 전기 모터 (30) 의 모터 권선들의 접속 단부들이 대응하여 구현될 때, 제 2 인쇄 회로 기판과의 직접적인 콘택트를 위한 동작 (예컨대, 솔더링 (soldering), 웰딩 (welding) 또는 프레스-핏 (press-fit)) 이 수행된다. 따라서, 전기 모터의 권선들을 별도로 결합하는 전류 분배를 위한 비싼 플러그가 생략될 수 있다. 착탈가능 플러그-타입 접속에 비해 낮은 저항 값들이 제공되고 강건한 전기적 접속 덕분에 온-보드 파워 시스템 전압 레벨의 보다 높은 이용 레이트가 또한 가능하다.
도 2 는 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 의 제 1 예시적인 실시형태를 나타낸다. 도 2 는 또한, 인쇄 회로 기판 (12) 뒤에 배열되고 원에 의해 개략적으로 표시된 전기 모터 (30), 모터 하우징 (31) 및 시일 (37) 을 도시한다. 인쇄 회로 기판 (12) 은 하나의 부분으로 구현되고, 압력 소스 (14) 로 안내하기 위한 구멍의 형태로 개구 (45) 를 갖는다. 또한, 예를 들어 적어도 하나의 커패시터 (41), 전기 모터 (30) 의 개방-루프/폐쇄-루프 제어를 수행하기 위한 마이크로제어기 (42), 적어도 하나의 드라이버 컴포넌트 (43), 추가적인 마이크로제어기 (44) (GDU: 게이트 드라이버 유닛 (Gate Driver Unit)) 및 전기 에너지 소스에 접속하기 위한 접속 엘리먼트 (46) 가 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 상에 제공된다.
GDU (44) 는 바람직하게는 브릿지 드라이버들 (43) 을 작동시키고 모니터링하는 엘리먼트들을 갖는 집적 회로 모듈이다. 그 모듈들은 3-상 무브러시 모터들에서의 작동을 수행하기 위해서 사용된다. 대안적으로, 드라이버들 (43) 은 GDU (44) 내로 통합될 수 있다.
전기 모터 (30) 를 작동시키는 목적을 가지고 바람직하게는 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 상에 배열되는 파워 일렉트로닉스 컴포넌트들은 바람직하게는 6 개의 드라이버 컴포넌트들 (43) 및 GDU (44) 를 포함한다. 커패시터들 (41) 은 또한 특히 바람직하게는 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 상에 배열된다.
적어도 하나의 커패시터 (41), 특히 커패시터들, 적어도 하나의 코일 (인덕턴스) 이 유리하게는 엔진의 사출-성형된 인캡슐레이션에서의 하나 이상의 포켓들에서 수용된다.
또한, 바람직하게는 적어도 하나의 플러그가 모터 측에서 접속된다.
도 3 은 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 의 제 2 예시적인 실시형태를 나타낸다. 도 2 에서의 예시적인 실시형태에 반해, 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 은 제 1 의 인쇄 회로 기판 부분 (12a) 및 제 2 의 인쇄 회로 기판 부분 (12b) 으로 2 개의 부분들로 구현된다.
인쇄 회로 기판 부분들 (12a, 12b) 은, 예를 들어, 그것들이 압력 소스 (14) 를 관통하여 안내하기 위한 개구 (45') 를 형성하도록 하는 방식으로 하나의 반원 형태의 컷아웃을 각각 갖는 형상이다.
인쇄 회로 기판 (12) 의 일렉트로닉스는 유리하게는 2 개의 인쇄 회로 기판 부분들 (12a, 12b) 상에 중복적으로 구현된다. 예를 들어, 적어도 하나의 커패시터 (41a 또는 41b), 전기 모터 (30) 의 개방-루프/폐쇄-루프 제어를 수행하기 위해 제공되는 마이크로제어기 (42a 또는 42b), 적어도 하나의 드라이버 컴포넌트들 (43a 또는 43b), GDU (44a 또는 44b) 및 전기 에너지 소스에 접속하기 위한 접속 엘리먼트 (46a 또는 46b) 가 인쇄 회로 기판 부분들 (12a, 12b) 의 각각 상에 제공된다. 각 인쇄 회로 기판 부분 (12a, 12b) 은 유리하게는 별개의 전기 에너지 소스에 의해 공급된다 (중복성 에너지 공급).
전기 모터를 작동시키기 위한 목적을 가지고 인쇄 회로 기판 부분들 (12a, 12b) 의 각각에 배열되는 파워 일렉트로닉스 컴포넌트들은, 바람직하게는 6 개의 드라이버 컴포넌트들 (43a 또는 43b) 및 GDU (44a 또는 44b) 를 포함한다.
전기적 파킹 브레이크 또는 통합된 파킹 브레이크를 작동시키기 위한 적어도 하나의 드라이버 (47) 는 유리하게는 예를 들어 인쇄 회로 기판 부분들의 일방 (12a) 에, 인쇄 회로 기판 (12) 상에 제공된다.
전자 제어 유닛 (20) 의 일렉트로닉스의 나머지로부터의 전기 모터 (30) 의 파워 일렉트로닉스 (40) 의 분리의 추가적인 이점은 일렉트로닉스의 중복적 통합의 경우에 가능한 공통 모드 결함들의 수에서의 감소이다. 따라서, 예를 들어 중복적인 전압 공급 (적절한 경우 또한 48V) 이 전자 제어 유닛 (20) 과는 완전히 멀리 유지되도록 하는 것이 가능하다.

Claims (15)

  1. 전기유압식 자동차 제어 디바이스 (1) 로서,
    전기적으로 작동되는 밸브들 (15) 을 갖는 유압 유닛 (10), 상기 밸브들 (15) 을 작동시키기 위한 전기적 및/또는 전자적 컴포넌트들을 갖는 제 1 인쇄 회로 기판 (21) 을 포함하는 전자 제어 유닛 (20), 및 전기적으로 제어가능한, 유압 압력 소스 (14) 를 구동하기 위한 전기 모터 (30) 를 포함하고,
    상기 전기 모터 (30) 를 작동시키기 위한 전기적 및/또는 전자적 컴포넌트들 (40a, 40b) 은 상기 전자 제어 유닛 (20) 과는 별도로 배열되는 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 디바이스 (1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛 (20) 및 상기 전기 모터 (30) 는 상기 유압 유닛 (10) 의 상이한 측면들 상에 배열되고, 상기 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 은 상기 전기 모터 (30) 가 배열되는 측면의 구역에 배열되는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 디바이스 (1).
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 은 상기 유압 유닛 (10) 과 상기 전기 모터 (30) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 디바이스 (1).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 은 상기 압력 소스 (14) 의 부분이 통과되는 개구 (45, 45') 를 가지는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 디바이스 (1).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 압력 소스 (14) 의 실린더 (16) 또는 회전-병진 기어 메커니즘 (17) 은 상기 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 에서의 상기 개구 (45, 45') 를 통과하는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 디바이스 (1).
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 소스 (14) 는 유압 실린더-피스톤 장치로서 구현되고, 상기 유압 실린더-피스톤 장치의 피스톤 (18) 은 회전-병진 기어 메커니즘 (17) 을 이용하여 상기 전기 모터 (30) 에 의해 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 디바이스 (1).
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 모터 (30) 의 모터 권선들의 단자들은 상기 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 상에 직접적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 디바이스 (1).
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 모터 (30) 는 사출 성형에 의해 모터 하우징 (31) 으로 적어도 부분적으로 수용되는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 디바이스 (1).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 의 적어도 하나의 전기적 또는 전자적 컴포넌트는 사출 성형된 수용부에서의 포켓 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 디바이스 (1).
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 은 제 1 및 제 2 인쇄 회로 기판 부분들 (12a, 12b) 으로 2 개의 부분들로 구현되는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 디바이스 (1).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 인쇄 회로 기판 부분들 (12a, 12b) 은 상기 압력 소스 (14) 의 부분을 통과시키기 위한 개구 (45') 를 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 디바이스 (1).
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 전기 모터 (30) 를 작동시키기 위한 상기 전기적 및/또는 전자적 컴포넌트들은 상기 제 1 및 제 2 인쇄 회로 기판 부분들 (12a, 12b) 상에 존재하는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 디바이스 (1).
  13. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 인쇄 회로 기판 (12) 은 전기 에너지를 중복적으로 공급받는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 디바이스 (1).
  14. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    브레이크-페달에 의해 활성화될 수 있는 마스터 브레이크 실린더 (13) 가 상기 유압 유닛 (10) 에 배열되는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 디바이스 (1).
  15. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    브레이크 페달 감각 시뮬레이터가 적어도 부분적으로 상기 유압 유닛 (10) 에 배열되는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 디바이스 (1).
KR1020197008131A 2016-09-21 2017-09-19 전기유압식 자동차 제어 디바이스 KR102205822B1 (ko)

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