RU2304062C1 - Device to control electric motor of electromechanical steering booster - Google Patents

Device to control electric motor of electromechanical steering booster Download PDF

Info

Publication number
RU2304062C1
RU2304062C1 RU2006120740/11A RU2006120740A RU2304062C1 RU 2304062 C1 RU2304062 C1 RU 2304062C1 RU 2006120740/11 A RU2006120740/11 A RU 2006120740/11A RU 2006120740 A RU2006120740 A RU 2006120740A RU 2304062 C1 RU2304062 C1 RU 2304062C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inverter
control unit
power
sensor
electric motor
Prior art date
Application number
RU2006120740/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Геннадьевич Трубин (RU)
Виталий Геннадьевич Трубин
Алексей Юрьевич Тимофеев (RU)
Алексей Юрьевич Тимофеев
ев Юрий Владимирович Гул (RU)
Юрий Владимирович Гуляев
Владимир Владимирович Мизевич (RU)
Владимир Владимирович Мизевич
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Калужский завод электронных изделий"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Калужский завод электронных изделий" filed Critical Открытое акционерное общество "Калужский завод электронных изделий"
Priority to RU2006120740/11A priority Critical patent/RU2304062C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2304062C1 publication Critical patent/RU2304062C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

FIELD: transport engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electromechanical systems of vehicles designed for steering gears to reduce control forces on steering wheel. Proposed device includes inverter connected with three-phase synchronous motor and microprocessor inverter control unit. Inputs of the latter are connected through interface units with electric motor rotor position, speed and through pickups and tachometer. Resistance current sensor in inverter supply circuit and inverter current metering unit are provided, output of the latter is connected directly with signal input of inverter control unit, and inverter temperature-sensitive element is provided being made in form of thermoresistor and connected to protective input of inverter control unit. Said units are arranged in housing provided with cover and installed in power compartment of automobile, being arranged on four-layer printed-circuit board fixed inside housing. Mounted on side of plate pointed to housing are heated current sensor, inverter temperature-sensitive element and power transistor module. These devices are potted with heat-conducting compound. Mounted on side of plate pointed to cover are other elements of inverter, inverter control unit, interface units, inverter supply control unit, inverter current metering unit and four connectors. Two connectors are designed to supply power from storage battery and to connect outputs of speed meter and tachometer to interface units, and two others are designed for taking off three phase voltage from inverter to electric motor and to connect signal and supply circuits of torque and electric motor rotor position pickups to interface units. Heavy current conductors are made in form of layer-by-layer paths of plate contacting in heat-conducting compound.
EFFECT: improved mass and dimensions characteristics, increased operation reliability.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электромеханическим системам транспортных средств и предназначено для использования в рулевом управлении с целью снижения усилия на руле, например при маневрах на малых скоростях и повороте колес неподвижного автомобиля.The invention relates to electromechanical systems of vehicles and is intended for use in steering to reduce steering force, for example, when maneuvering at low speeds and turning the wheels of a stationary vehicle.

Известны управляющие устройства для электромеханического усилителя рулевого управления, содержащие корпус с крышкой, а также закрепленные внутри корпуса элементы контроля и управления и выходной трехфазный инвертор (JP 2005-247078, B62D 5/04, 15.09.2005; US 6266591 B1, B62D 5/04, 24.07.2001).Known control devices for an electromechanical power steering, comprising a housing with a cover, as well as control and control elements and an output three-phase inverter fixed inside the housing (JP 2005-247078, B62D 5/04, 09/15/2005; US 6266591 B1, B62D 5/04 July 24, 2001).

Недостатки известных устройств связаны с громоздкостью исполнения и возможными рабочими перегревами из-за отсутствия тепловой защиты, в частности, силовых транзисторов инвертора. Это предопределяет неудобство эксплуатации и низкую надежность их работы.The disadvantages of the known devices are associated with cumbersome performance and possible working overheating due to the lack of thermal protection, in particular, power transistors of the inverter. This determines the inconvenience of operation and low reliability of their work.

Наиболее близким к предложенному является устройство для управления электродвигателем электромеханического усилителя рулевого управления, выполненное с использованием микропроцессорного блока управления (микроконтроллера), воспринимающего сигналы от датчика положения ротора, датчика скорости, датчика момента и тахометра, и имеющее в качестве выходного силового узла трехфазный инвертор, при этом составные узлы и блоки размещены в снабженном крышкой корпусе, устанавливаемом в энергосиловом отсеке автомобиля (RU 36805 U1, B62D 5/04, 27.03.2004).Closest to the proposed one is a device for controlling an electric motor of an electromechanical power steering amplifier made using a microprocessor control unit (microcontroller) that receives signals from a rotor position sensor, a speed sensor, a torque sensor and a tachometer, and having a three-phase inverter as an output power unit, at this component units and blocks are placed in a housing provided with a lid, installed in the power compartment of the car (RU 36805 U1, B62D 5/04, 03/27/2004).

Однако указанное устройство также характеризуется значительными массой и габаритами и недостаточно надежно в работе вследствие неоптимальной общей компоновки, усложненной конструкции печатной платы и неэффективного отвода рассеиваемого на ней тепла.However, this device is also characterized by considerable weight and dimensions and is not reliable enough due to the suboptimal general layout, complicated design of the printed circuit board and inefficient removal of heat dissipated on it.

Задачей изобретения является улучшение массогабаритных показателей и повышение эксплуатационной надежности работы подобного управляющего устройства с обеспечением технического результата, выражающегося в обеспечении повышенного удобства управления автомобилем.The objective of the invention is to improve overall dimensions and increase the operational reliability of the operation of such a control device with a technical result, which is expressed in providing increased convenience of driving.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для управления электродвигателем электромеханического усилителя рулевого управления, содержащем последовательно включенные микропроцессорный блок управления инвертором, входы которого через узлы сопряжения соединены с выводами устройства, предназначенными для подсоединения к датчику положения ротора электродвигателя, датчику скорости, датчику момента, тахометру, и силовой инвертор постоянного напряжения в трехфазное переменное, выходы которого подключены к выводам устройства, предназначенным для подсоединения к обмоткам трехфазного синхронного электродвигателя, а также блок управления питанием инвертора от аккумуляторной батареи, резистивный датчик тока в цепи питания инвертора, блок определения тока инвертора, вход которого подключен к выходу датчика тока, а выход соединен непосредственно с сигнальным входом микропроцессорного блока управления инвертором, термодатчик, выполненный в виде терморезистора и подключенный к защитному входу микропроцессорного блока управления инвертором, при этом указанные составные узлы и блоки размещены в снабженном крышкой корпусе, устанавливаемом в энергосиловом отсеке автомобиля, составные узлы и блоки устройства расположены на 4-слойной печатной плате, разграниченной линиями поверхностного монтажа и селективной пайки и зафиксированной внутри корпуса с помощью размещенных по ее периметру винтов, причем на одной стороне печатной платы, обращенной к корпусу, расположены подверженные нагреву датчик тока, термодатчик и силовой транзисторный модуль, представляющий собой размещенную в общем корпусе сборку выходных транзисторов инвертора, кристаллы которых распаяны на керамическое теплопроводящее основание с возможностью беззазорного приближения данного модуля к корпусу устройства, все подверженные нагреву элементы залиты теплопроводным компаундом с обеспечением равномерного и эффективного отвода тепла, дополнительной фиксации печатной платы в корпусе и исключения ее деформации, а также предохранения силовой части устройства от внешних агрессивных воздействий, например в виде соли, влаги, масла или бензина, на другой стороне печатной платы, обращенной к крышке, расположены остальные элементы инвертора, микропроцессорный блок управления инвертором, узлы сопряжения, блок управления питанием инвертора, блок определения тока инвертора, а также четыре разъема, два из которых, установленные с одного края печатной платы, предназначены для подачи питания от аккумуляторной батареи и для подключения к узлам сопряжения выходов датчика скорости и тахометра, а другие два, установленные с противоположного края печатной платы, - для снятия трехфазного напряжения с инвертора на электродвигатель и для подключения к узлам сопряжения сигнальных и питающих цепей датчика момента и датчика положения ротора электродвигателя, сильноточные проводники устройства выполнены в виде послойных дорожек печатной платы, контактирующих по теплу с обволакивающим теплопроводным компаундом.The problem is solved in that in a device for controlling an electric motor of an electromechanical power steering amplifier containing a microprocessor-controlled inverter in series, the inputs of which are connected through the interface nodes to the terminals of the device for connecting to a rotor position sensor of a motor, a speed sensor, a torque sensor, a tachometer , and a power inverter of direct voltage into a three-phase alternating current, the outputs of which are connected to the terminals of the device, p designed to connect a three-phase synchronous electric motor to the windings, as well as an inverter power control unit from the battery, a resistive current sensor in the inverter power circuit, an inverter current detection unit, the input of which is connected to the output of the current sensor, and the output is connected directly to the signal input of the microprocessor control unit inverter, a temperature sensor made in the form of a thermistor and connected to the protective input of the microprocessor control unit of the inverter, while set nodes and blocks are placed in a housing provided with a cover, installed in the power compartment of the car, component nodes and blocks of the device are located on a 4-layer printed circuit board, delimited by surface mounting and selective soldering lines and fixed inside the case with screws placed around its perimeter, and on on one side of the printed circuit board facing the case, there are a current sensor subject to heating, a temperature sensor and a power transistor module, which is an assembly located in a common case inverter output transistors, the crystals of which are soldered to a ceramic heat-conducting base with the possibility of a gapless approach of this module to the device case, all elements subject to heating are filled with a heat-conducting compound to ensure uniform and effective heat dissipation, additional fixation of the printed circuit board in the case and exclude its deformation, as well as protection the power part of the device from external aggressive influences, for example in the form of salt, moisture, oil or gasoline, on the other side The other side of the inverter, the microprocessor inverter control unit, the interface units, the inverter power control unit, the inverter current detection unit, and also four connectors, two of which are installed on one edge of the printed circuit board, are used to supply power to the cover facing the cover from the battery and for connecting to the interface nodes the outputs of the speed sensor and tachometer, and the other two, installed on the opposite edge of the printed circuit board, to remove the three-phase voltage from the inverter to lektrodvigatel and for connection to the nodes and signaling interfaces of feeding points in the sensor circuit and the electric motor rotor position sensor, high-current conductors of the device are in the form of bundle PCB tracks, for contacting with the heat shielding thermally conductive compound.

Решению поставленной задачи способствует также то, что корпус и крышка выполнены с прямоугольным поперечным сечением и имеют на одной из боковых граней примыкающие друг к другу выступы, предназначенные для установки устройства на рулевой колонке, при этом к внешней поверхности корпуса прикреплена крепежная скоба, а к внешней поверхности крышки - этикетка и уголок.The task is also facilitated by the fact that the casing and the cover are made with a rectangular cross section and have protrusions adjacent to each other on one of the side faces, intended for mounting the device on the steering column, while a fixing bracket is attached to the outer surface of the casing, and to the outer lid surfaces - label and corner.

На фиг.1, 4 представлены примеры выполнения функциональной схемы предложенного устройства, а на фиг.2, 3 показано устройство в сборе и его общий конструктивный вид.Figure 1, 4 presents examples of the functional diagram of the proposed device, and figure 2, 3 shows the complete assembly and its General structural view.

Устройство содержит выполненный по мостовой схеме силовой инвертор 1 (фиг.1) постоянного напряжения в трехфазное переменное, датчик 2 тока в цепи питания инвертора, выполненный в виде резистора, блок 3 управления питанием инвертора от аккумуляторной батареи, микропроцессорный блок 4 управления инвертором (микроконтроллер), например типа TMS320LF2402A, блок 5 определения тока инвертора, узлы сопряжения 6-9 и термодатчик инвертора (на фиг.1 не показан), выполненный в виде терморезистора. На схеме показан также управляемый трехфазный синхронный электродвигатель 10 с обмотками, включенными по схеме «звезда», и с возбуждением от постоянных магнитов.The device comprises a bridge inverter 1 power (1) of a direct voltage into a three-phase alternating current, a current sensor 2 in the inverter power circuit, made in the form of a resistor, an inverter power control unit 3 from a battery, a microprocessor inverter control unit 4 (microcontroller) , for example, type TMS320LF2402A, inverter current determination unit 5, interface units 6-9, and an inverter temperature sensor (not shown in FIG. 1), made in the form of a thermistor. The diagram also shows a controlled three-phase synchronous motor 10 with windings connected according to the "star" scheme, and with excitation from permanent magnets.

Микропроцессорный блок 4 управления инвертором и инвертор 1 включены последовательно. Входы микропроцессорного блока 4 управления инвертором через узлы 6-9 сопряжения подсоединены к датчику положения ротора электродвигателя, датчику скорости, датчику момента, тахометру. Предусмотрены также не показанные на схеме функциональные связи входов блока 4 с диагностическим каналом обмена данными и технологическими цепями внутреннего производственного пользования. Выходы инвертора 1 подсоединены к обмоткам электродвигателя 10. Вход блока 5 определения тока инвертора подключен к выходу датчика 2 тока, а выход соединен непосредственно с сигнальным входом микропроцессорного блока 4 управления инвертором. Термодатчик инвертора подключен к защитному входу микропроцессорного блока 4 управления инвертором.The microprocessor control unit 4 of the inverter and the inverter 1 are connected in series. The inputs of the microprocessor control unit 4 of the inverter through the nodes 6-9 interface are connected to the position sensor of the rotor of the electric motor, speed sensor, torque sensor, tachometer. Functional connections of inputs of block 4 not shown in the diagram are also provided with a diagnostic data exchange channel and technological circuits of internal production use. The outputs of the inverter 1 are connected to the windings of the electric motor 10. The input of the inverter current detection unit 5 is connected to the output of the current sensor 2, and the output is connected directly to the signal input of the microprocessor control unit 4 of the inverter. The inverter temperature sensor is connected to the protective input of the microprocessor control unit 4 of the inverter.

Указанные составные узлы и блоки устройства размещены в снабженном крышкой 11 (фиг.2) корпусе 12, устанавливаемом в энергосиловом отсеке автомобиля, и расположены на 4-слойной печатной плате 13 (фиг.3), разграниченной линиями поверхностного монтажа и селективной пайки (не показаны) и зафиксированной внутри корпуса с помощью размещенных по ее периметру винтов 14 с шайбами.These components and units of the device are housed in a housing 12 provided with a cover 11 (FIG. 2), mounted in the vehicle’s power compartment, and are located on a 4-layer printed circuit board 13 (FIG. 3), delimited by surface mounting and selective soldering lines (not shown) ) and fixed inside the case using the screws 14 with washers placed around its perimeter.

На одной стороне печатной платы 13, обращенной к корпусу 12, расположены подверженные нагреву датчик 2 тока (на фиг.3 не показан), термодатчик инвертора и силовой транзисторный модуль 15, представляющий собой размещенную в общем корпусе сборку выходных транзисторов инвертора 1, кристаллы которых распаяны на керамическое теплопроводящее основание с возможностью беззазорного приближения данного модуля к корпусу 12 устройства. Все подверженные нагреву элементы залиты теплопроводным компаундом 16 (условно показанным в виде пластины) с обеспечением равномерного и эффективного отвода тепла, дополнительной фиксации печатной платы 13 в корпусе 12 и исключения ее деформации, а также предохранения силовой части устройства от внешних агрессивных воздействий, например в виде соли, влаги, масла или бензина.On one side of the printed circuit board 13, facing the housing 12, there are current-sensitive current sensor 2 (not shown in FIG. 3), an inverter temperature sensor and a power transistor module 15, which is an assembly of output transistors of inverter 1 located in a common case, the crystals of which are soldered on a ceramic heat-conducting base with the possibility of a gapless approach of this module to the housing 12 of the device. All elements subject to heating are filled with heat-conducting compound 16 (conventionally shown in the form of a plate) to ensure uniform and effective heat dissipation, additional fixation of the printed circuit board 13 in the housing 12 and the exclusion of its deformation, as well as protection of the power part of the device from external aggressive influences, for example, in the form salt, moisture, oil or gasoline.

На другой стороне печатной платы 13, обращенной к крышке 11, расположены остальные элементы инвертора 1, микропроцессорный блок 4 управления инвертором, узлы 6-9 сопряжения, блок 3 управления питанием инвертора, блок 5 определения тока инвертора, а также четыре разъема 17-20. Разъемы 17 и 18, установленные с одного края печатной платы 13, предназначены для подачи питания от аккумуляторной батареи и для подключения к узлам 6 и 9 сопряжения выходов датчика скорости и тахометра. Разъемы 19 и 20, установленные с противоположного края печатной платы 13, предназначены для снятия трехфазного напряжения с инвертора 1 на электродвигатель 10 и для подключения к узлам 8 и 6 сопряжения сигнальных и питающих цепей датчика момента и датчика положения ротора электродвигателя. Сильноточные проводники устройства выполнены в виде послойных дорожек (не показаны) печатной платы 13, контактирующих по теплу с обволакивающим теплопроводным компаундом 16.On the other side of the printed circuit board 13 facing the cover 11, there are other elements of the inverter 1, a microprocessor inverter control unit 4, interface units 6-9, an inverter power control unit 3, an inverter current detection unit 5, and four connectors 17-20. The connectors 17 and 18, installed on one edge of the printed circuit board 13, are designed to supply power from the battery and to connect to the nodes 6 and 9 of the pairing of the outputs of the speed sensor and tachometer. The connectors 19 and 20, mounted on the opposite edge of the printed circuit board 13, are designed to relieve three-phase voltage from the inverter 1 to the motor 10 and to connect to the nodes 8 and 6 of the signal and supply circuits of the torque sensor and the position sensor of the rotor of the electric motor. High-current conductors of the device are made in the form of layer-by-layer tracks (not shown) of the printed circuit board 13 in heat contact with the enveloping heat-conducting compound 16.

Корпус 12 и крышка 11 выполнены с прямоугольным поперечным сечением и имеют на одной из боковых граней примыкающие друг к другу выступы, предназначенные для обеспечения возможности установки устройства на рулевой колонке. Отклонение формы корпуса 12 и крышки 11 от прямоугольной обусловлено требованиями пассивной безопасности (исключения травм при изготовлении и установке устройства на рулевую колонку), а также удобства монтажа в энергосиловом отсеке автомобиля. К внешней поверхности корпуса 12 прикреплена крепежная скоба 21, к внешней стороне крышки 11 - этикетка 22 и уголок 23, а в торец корпуса 12 ввинчиваются заглушки 24.The housing 12 and the cover 11 are made with a rectangular cross-section and have protrusions adjacent to each other on one of the side faces, designed to enable installation of the device on the steering column. The deviation of the shape of the housing 12 and the cover 11 from the rectangular one is due to passive safety requirements (exclusion of injuries during the manufacture and installation of the device on the steering column), as well as ease of installation in the vehicle’s power compartment. A fixing bracket 21 is attached to the outer surface of the housing 12, a label 22 and a corner 23 are attached to the outer side of the cover 11, and plugs 24 are screwed into the end of the housing 12.

Указанные крепежная скоба 21, уголок 23 и заглушки 24 используются или не используются в конструкции заявляемого устройства в зависимости от особенностей его крепления в составе какой-либо конкретной модификации электромеханического усилителя рулевого управления.These mounting bracket 21, corner 23 and plugs 24 are used or not used in the design of the inventive device, depending on the characteristics of its mounting as part of any particular modification of the electromechanical power steering.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

При включении питания блок 4 управления инвертором тестирует внутренние ресурсы и параметры внешних сигналов от датчиков режимных параметров, поступающие через узлы 6-9 сопряжения, которые выполняют функции согласования и нормализации сигналов. Далее блок 4 анализирует сигнал от датчика момента. При приложении водителем усилия к рулевому колесу возникает разность моментов между входным и выходным валами электродвигателя 10, соединенными через торсион. Эта разность моментов приводит к изгибу торсиона и появлению сигнала от датчика момента. Блок 4, учитывая информационные сигналы автомобиля (от замка зажигания, датчика скорости автомобиля, от тахометра и т.п.), а также сигналы состояния электродвигателя 10 (например, от датчика положения его ротора), под воздействием сигнала с выхода датчика момента формирует соответствующие управляющие сигналы для инвертора 1. В результате на выходах инвертора 1 вырабатывается необходимое трехфазное напряжение и электродвигатель 10 поворачивает выходной вал (колеса) в ту же сторону, что и водитель - рулевое колесо. Совпадение положений входного и выходного валов приводит к исчезновению сигнала на выходе датчика момента и устройство опять переходит в режим ожидания.When the power is turned on, the inverter control unit 4 tests the internal resources and parameters of external signals from the mode parameter sensors, coming through the interface nodes 6-9, which perform the functions of matching and normalizing the signals. Next, block 4 analyzes the signal from the torque sensor. When the driver applies force to the steering wheel, a moment difference arises between the input and output shafts of the electric motor 10 connected through a torsion bar. This difference in moments leads to the bending of the torsion bar and the appearance of a signal from the torque sensor. Block 4, taking into account the information signals of the car (from the ignition switch, the vehicle speed sensor, from the tachometer, etc.), as well as the status signals of the electric motor 10 (for example, from the position sensor of its rotor), generates the corresponding signals from the output of the torque sensor control signals for the inverter 1. As a result, the required three-phase voltage is generated at the outputs of the inverter 1 and the electric motor 10 rotates the output shaft (wheels) in the same direction as the driver - steering wheel. The coincidence of the positions of the input and output shafts leads to the disappearance of the signal at the output of the torque sensor and the device again goes into standby mode.

Для улучшения динамических характеристик в алгоритме функционирования блока 4 управления инвертором предусмотрено использование информации от блока 5 определения тока двигателя, а также информации, содержащейся в сигналах датчиков режимных параметров и их производных по времени.To improve the dynamic characteristics in the functioning algorithm of the inverter control unit 4, it is provided that information from the motor current determination unit 5 is used, as well as information contained in the signals of the mode parameters sensors and their derivatives with respect to time.

Кроме того, в указанном алгоритме предусмотрен анализ информации от датчика скорости с учетом информации от тахометра. Это позволяет существенно повысить достоверность результатов диагностирования датчика скорости. Например, если датчик скорости вырабатывает сигнал, соответствующий 0 км/ч (либо автомобиль стоит, либо обрыв цепи), а обороты двигателя изменяются в течение заданного в алгоритме времени, то диагностируется обрыв цепи датчика скорости. При этом загорается лампа «отказ» и инвертор обесточивается.In addition, the specified algorithm provides for the analysis of information from the speed sensor taking into account information from the tachometer. This can significantly increase the reliability of the results of the diagnosis of the speed sensor. For example, if a speed sensor generates a signal corresponding to 0 km / h (either the car is stationary or an open circuit), and the engine speed changes during the time specified in the algorithm, then an open circuit of the speed sensor is diagnosed. In this case, the “failure” lamp lights up and the inverter is de-energized.

Датчик 2 тока и блок 5 определения тока двигателя обеспечивают выявление аварийных ситуаций, таких как к.з., перегрузка по току и т.п.The current sensor 2 and the motor current detection unit 5 provide for the detection of emergency situations, such as short-circuit, overcurrent, etc.

Термодатчик инвертора, введенный в канал обратной связи устройства по теплу, контролирует температуру во внутреннем пространстве корпуса 12 и совместно с блоком 4 управления инвертором обеспечивает защиту устройства от перегрева.The inverter thermal sensor, introduced into the feedback channel of the device for heat, controls the temperature in the internal space of the housing 12 and, together with the inverter control unit 4, protects the device from overheating.

При срабатывании токовой или тепловой защиты, реализуемой блоком 4 управления инвертором, производится закрытие транзисторов инвертора 1.When the current or thermal protection is implemented by the inverter control unit 4, the transistors of the inverter 1 are closed.

Улучшение массогабаритных показателей и повышение эксплуатационной надежности работы данного управляющего устройства в значительной мере достигается за счет применения четырехслойной конструкции печатной платы 13, выбранной компоновки устройства и использования теплопроводящего компаунда 16.Improving the overall dimensions and increasing the operational reliability of this control device is largely achieved through the use of a four-layer design of the printed circuit board 13, the selected device layout and the use of a heat-conducting compound 16.

Изготовление печатной платы 13 с четырьмя слоями позволяет примерно на 15% снизить ее габариты. За счет увеличения площади печатных проводников в двух внутренних слоях платы 13 полностью исключаются силовые шины во всех сильноточных цепях. Предоставленная в связи с этим возможность оптимального расположения элементов на плате 13 предопределяет выполнение требований по выполнению линий поверхностного монтажа и селективной пайки.The manufacture of a printed circuit board 13 with four layers allows approximately 15% to reduce its dimensions. By increasing the area of the printed conductors in the two inner layers of the board 13, power buses in all high-current circuits are completely eliminated. Provided in this regard, the possibility of an optimal arrangement of elements on the board 13 predetermines the fulfillment of the requirements for the implementation of surface mounting and selective soldering lines.

Использование в инверторе 1 силового транзисторного модуля в виде сборки выходных транзисторов также положительно сказывается на габаритах печатной платы 13. При этом появляется возможность отказаться от применения полосок меди для электрической связи выходных транзисторов между собой. Кроме того, обеспечиваются эффективная теплопередача с кристаллов транзисторов на выполняющий функции радиатора корпус 12 и одинаковый тепловой режим выходных транзисторов, что обуславливает симметричные токи в обмотках электродвигателя 10 и равномерный момент на его валу.The use of a power transistor module in the inverter 1 in the form of an assembly of output transistors also positively affects the dimensions of the printed circuit board 13. At the same time, it becomes possible to abandon the use of copper strips for electrical communication of the output transistors with each other. In addition, effective heat transfer from the crystals of the transistors to the radiator housing 12 and the same thermal regime of the output transistors are ensured, which leads to symmetrical currents in the windings of the electric motor 10 and a uniform moment on its shaft.

При изготовлении устройства сначала в корпус 12, как в корыто, заливают компаунд 16, а затем в него погружают печатную плату 13 до упора. После полимеризации компаунд 16 равномерно и эффективно отводит тепло вне корпуса 12 не только от погруженных в него тепловыделяющих элементов - датчика 2 тока, термодатчика и силового транзисторного модуля инвертора 1, но и от внутренних токопроводящих дорожек платы 13, что позволяет исключить из конструкции устройства громоздкие силовые шины.In the manufacture of the device, first, the compound 16 is poured into the housing 12, as in a trough, and then the printed circuit board 13 is immersed into it until it stops. After polymerization, compound 16 uniformly and efficiently removes heat outside the housing 12 not only from the heat-generating elements immersed in it - the current sensor 2, the temperature sensor and the power transistor module of the inverter 1, but also from the internal conductive tracks of the board 13, which eliminates bulky power tires.

Использование компаунда 16 обеспечивает, помимо винтов 14, дополнительную надежную фиксацию печатной платы 13 в корпусе 12, исключает деформацию платы 13 и предохраняет силовую часть устройства от внешних агрессивных воздействий, например в виде соли, влаги, масла или бензина.The use of compound 16 provides, in addition to the screws 14, an additional reliable fixation of the printed circuit board 13 in the housing 12, eliminates the deformation of the circuit board 13 and protects the power part of the device from external aggressive influences, for example, in the form of salt, moisture, oil or gasoline.

На фиг.4 представлен другой пример выполнения функциональной схемы устройства.Figure 4 presents another example of the implementation of the functional diagram of the device.

По принципу действия данная функциональная схема аналогична схеме, представленной на фиг.1, и отличается от последней тем, что в ней блок 5 определения тока двигателя выполнен в виде узла измерения тока и компаратора, а датчик тока включен последовательно между одним из силовых выводов инвертора 1 и блоком 3 управления питанием инвертора. При этом блок 5 определения тока инвертора снабжен вторым выходом, подключенным к дополнительному защитному входу микроконтроллера 4.According to the principle of operation, this functional circuit is similar to the circuit shown in Fig. 1, and differs from the latter in that the motor current detection unit 5 is made in the form of a current measuring unit and a comparator, and the current sensor is connected in series between one of the power terminals of the inverter 1 and an inverter power control unit 3. In this case, the inverter current detection unit 5 is equipped with a second output connected to an additional protective input of the microcontroller 4.

Нетрудно убедиться, что при принятом включении датчика 2 тока выявляются к.з. не только в самом инверторе 1, но и в его питающем проводе, связанном через датчик 2 тока и блок 3 управлением питанием инвертора с потенциальной шиной бортовой сети («плюсовым» проводом аккумуляторной батареи). При этом в блоке 5 определения тока инвертора компаратор с внутренним источником порогового напряжения осуществляет отстройку от электрического шума. Порог срабатывания компаратора выбирается заведомо выше рабочего тока инвертора 1, например, в два и более раз для исключения возможности ложных срабатываний от импульсных помех.It is easy to verify that when the current sensor 2 is turned on, the short circuit is detected not only in the inverter 1 itself, but also in its supply wire connected through the current sensor 2 and the inverter power control unit 3 to the potential bus of the on-board network (“positive” battery wire). At the same time, in block 5 for determining the inverter current, a comparator with an internal threshold voltage source detects from electrical noise. The threshold of the comparator is selected obviously higher than the operating current of the inverter 1, for example, two or more times to eliminate the possibility of false positives from impulse noise.

Предложенная конструкция устройства для управления электродвигателем электромеханического усилителя рулевого управления обеспечивает в конечном счете повышенное удобство управления автомобилем.The proposed design of a device for controlling an electric motor of an electromechanical power steering provides ultimately increased driving comfort.

Проведенные ОАО «Автоэлектроника» и ОАО «АвтоВАЗ» испытания, показали приемлемость использования заявляемого устройства в составе применяемых на автомобилях ВАЗ модификаций электромеханического усилителя рулевого управления, таких, например, как 12.3405010, 121.3405010, 122.3405010.Tests conducted by Avtoelektronika OJSC and AvtoVAZ OJSC showed the acceptability of using the inventive device as part of the modifications of the electromechanical power steering used on VAZ vehicles, such as, for example, 12.3405010, 121.3405010, 122.3405010.

Claims (2)

1. Устройство для управления электродвигателем электромеханического усилителя рулевого управления, содержащее последовательно включенные микропроцессорный блок управления инвертором, входы которого через узлы сопряжения соединены с выводами устройства, предназначенными для подсоединения к датчику положения ротора электродвигателя, датчику скорости, датчику момента, тахометру, и силовой инвертор постоянного напряжения в трехфазное переменное, выходы которого подключены к выводам устройства, предназначенным для подсоединения к обмоткам трехфазного синхронного электродвигателя, а также блок управления питанием инвертора от аккумуляторной батареи, резистивный датчик тока в цепи питания инвертора, блок определения тока инвертора, вход которого подключен к выходу датчика тока, а выход соединен непосредственно с сигнальным входом микропроцессорного блока управления инвертором, термодатчик, выполненный в виде терморезистора и подключенный к защитному входу микропроцессорного блока управления инвертором, при этом указанные составные узлы и блоки размещены в снабженном крышкой корпусе, устанавливаемом в энергосиловом отсеке автомобиля, отличающееся тем, что составные узлы и блоки устройства расположены на 4-слойной печатной плате, разграниченной линиями поверхностного монтажа и селективной пайки и зафиксированной внутри корпуса с помощью размещенных по ее периметру винтов, причем на одной стороне печатной платы, обращенной к корпусу, расположены подверженные нагреву датчик тока, термодатчик инвертора и силовой транзисторный модуль, представляющий собой размещенную в общем корпусе сборку выходных транзисторов инвертора, кристаллы которых распаяны на керамическое теплопроводящее основание с возможностью беззазорного приближения данного модуля к корпусу устройства, все подверженные нагреву элементы залиты теплопроводным компаундом с обеспечением равномерного и эффективного отвода тепла, дополнительной фиксации печатной платы в корпусе и исключения ее деформации, а также предохранения силовой части устройства от внешних агрессивных воздействий, например, в виде соли, влаги, масла или бензина, на другой стороне печатной платы, обращенной к крышке, расположены остальные элементы инвертора, микропроцессорный блок управления инвертором, узлы сопряжения, блок управления питанием инвертора, блок определения тока инвертора, а также четыре разъема, два из которых, установленные с одного края печатной платы, предназначены для подачи питания от аккумуляторной батареи и для подключения к узлам сопряжения выходов датчика скорости и тахометра, а другие два, установленные с противоположного края печатной платы, - для снятия трехфазного напряжения с инвертора на электродвигатель и для подключения к узлам сопряжения сигнальных и питающих цепей датчика момента и датчика положения ротора электродвигателя, сильноточные проводники устройства выполнены в виде послойных дорожек печатной платы, контактирующих по теплу с обволакивающим теплопроводным компаундом.1. A device for controlling an electric motor of an electromechanical power steering amplifier, comprising an inverter microprocessor control unit sequentially connected, the inputs of which are connected via the interface nodes to the device terminals for connecting to a rotor position sensor of a motor, a speed sensor, a torque sensor, a tachometer, and a constant power inverter voltage into a three-phase alternating current, the outputs of which are connected to the terminals of the device, intended for connection to the three-phase synchronous electric motor, as well as the inverter power control unit from the battery, the resistive current sensor in the inverter power circuit, the inverter current detection unit, the input of which is connected to the output of the current sensor, and the output is connected directly to the signal input of the inverter microprocessor control unit, temperature sensor, made in the form of a thermistor and connected to the protective input of the microprocessor control unit of the inverter, while these components and units are placed in enclosed lid mounted in the power compartment of the car, characterized in that the components and units of the device are located on a 4-layer printed circuit board, delimited by surface mounting and selective soldering lines and fixed inside the case using screws placed around its perimeter, and on one side a printed circuit board facing the case, the current sensor, the inverter temperature sensor and the power transistor module, which is located in the common case, are located of inverter transistors, the crystals of which are soldered to a ceramic heat-conducting base with the possibility of a gapless approach of this module to the device case, all elements subject to heating are filled with a heat-conducting compound to ensure uniform and effective heat removal, additional fixation of the printed circuit board in the case and its deformation, as well as protection the power part of the device from external aggressive influences, for example, in the form of salt, moisture, oil or gasoline, on the other side of the printed circuit facing the cover, the remaining elements of the inverter, the microprocessor inverter control unit, interface units, the inverter power control unit, the inverter current detection unit, and four connectors, two of which are installed on one edge of the printed circuit board, are used to supply power from battery and for connecting to the interface nodes the outputs of the speed sensor and tachometer, and the other two, installed on the opposite edge of the printed circuit board, to relieve three-phase voltage from the inverter to the electric odvigatel and for connection to the nodes and signaling interfaces of feeding points in the sensor circuit and the electric motor rotor position sensor, high-current conductors of the device are in the form of bundle PCB tracks, for contacting with the heat shielding thermally conductive compound. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус и крышка выполнены с прямоугольным поперечным сечением и имеют на одной из боковых граней примыкающие друг к другу выступы, предназначенные для установки устройства на рулевой колонке, при этом к внешней поверхности корпуса прикреплена крепежная скоба, а к внешней поверхности крышки - этикетка.2. The device according to claim 1, characterized in that the housing and the cover are made with a rectangular cross section and have protrusions adjacent to each other on one of the side faces for mounting the device on the steering column, and a mounting bracket is attached to the outer surface of the housing , and to the outer surface of the lid is a label.
RU2006120740/11A 2006-06-15 2006-06-15 Device to control electric motor of electromechanical steering booster RU2304062C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006120740/11A RU2304062C1 (en) 2006-06-15 2006-06-15 Device to control electric motor of electromechanical steering booster

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006120740/11A RU2304062C1 (en) 2006-06-15 2006-06-15 Device to control electric motor of electromechanical steering booster

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2304062C1 true RU2304062C1 (en) 2007-08-10

Family

ID=38510775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006120740/11A RU2304062C1 (en) 2006-06-15 2006-06-15 Device to control electric motor of electromechanical steering booster

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2304062C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490154C2 (en) * 2009-04-29 2013-08-20 Цф Ленкзюстеме Гмбх Determining control parameter for control over torque in automotive steering system
RU2681998C1 (en) * 2017-02-02 2019-03-14 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Method for reducing the twisting tire load on the vehicle driver actuator and the relevant computing device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490154C2 (en) * 2009-04-29 2013-08-20 Цф Ленкзюстеме Гмбх Determining control parameter for control over torque in automotive steering system
RU2681998C1 (en) * 2017-02-02 2019-03-14 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Method for reducing the twisting tire load on the vehicle driver actuator and the relevant computing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9912212B2 (en) Motor drive device for electric power steering including heat sink and external connector
JP3563835B2 (en) Power steering device
JP6940358B2 (en) Circuit board, motor drive and electric power steering
US10411552B2 (en) Drive device
US10923992B2 (en) Drive device and electric power steering device using same
EP2571147B1 (en) Electric driving device and electric power steering device equipped with same
US10797570B2 (en) Electric drive device and electric power steering apparatus
EP3081457B1 (en) Electronic control unit, electric power steering device, and vehicle
US9888613B2 (en) Power module for electric power steering and electric power steering drive control apparatus using the same
KR101788525B1 (en) Electric Driving Device and Electric Power Steering Device
CN107509392B (en) Drive control unit for motor
US20160036296A1 (en) Drive device and electric power steering device including the drive device
CN104852528A (en) Rotational electric machine
KR960000693A (en) Electric power steering circuit
US6571895B2 (en) Electrical machine, and a drive arrangement for a vehicle
JP2017163774A (en) Motor controller, and electric power steering device mounted with the same
RU2304062C1 (en) Device to control electric motor of electromechanical steering booster
KR20200035120A (en) Electric drive and electric power steering
CN111903198A (en) Electronic control unit for electric power steering
US20220278587A1 (en) Electronic control unit
US11532972B2 (en) Driving device
JP6700147B2 (en) Power steering device
JP2018011385A (en) Motor controller and electrically-driven power steering device
JP5350915B2 (en) Motor unit for electric power steering and electric power steering device
WO2021065533A1 (en) Electronic control device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140616