用于电子助力转向系统的控制器模块及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，尤其涉及一种用于电子助力转向系统的控制器模块及车辆。


背景技术：

2.现有技术中，车辆电子助力转向系统的中的逻辑控制模块和功率控制模块通常设置在单个pcb中，一方面，由于逻辑控制模块和功率控制模块通过的电流大小是不同的，将两者设置在同一块pcb上，电路设计难度相对较大，且易出现电磁干扰的问题；另一方面，非接触式传感器的布置对空间有一定的要求，如果将其布置到单个pcb板中，势必影响产品水平尺寸的增加。随着现在电气化产品在传统汽车内的集成度越来越多，车内空间布置越来越严苛，只有保持小型化、紧凑型的设计才能适配市场上不同客户的需求。


技术实现要素：

3.为了克服上述技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑，且能抑制电磁干扰的用于电子助力转向系统的控制器模块及具有该控制器模块的车辆。
4.本实用新型公开了一种用于电子助力转向系统的控制器模块，其包括依次连接的逻辑控制pcb、功率控制pcb和电机；
5.所述逻辑控制pcb与所述功率控制pcb平行间隔设置；
6.所述功率控制pcb上设置有非接触位置传感器定子；
7.所述电机的转子上设置有与所述非接触位置传感器定子匹配的非接触位置传感器转子。
8.优选的，所述非接触位置传感器定子包括激励源、激励线圈和感应线圈；
9.所述非接触位置传感器转子包括感应线圈。
10.优选的，所述控制器模块还包括接口单元，所述接口单元包括两个电源接口、两个通信总线接口和一个角度扭矩传感器接口，所述角度扭矩传感器接口中设置有两组pin针；
11.所述逻辑控制pcb上设置有第一逻辑控制芯片和第二逻辑控制芯片，所述第一逻辑控制芯片和第二逻辑控制芯片分别与一通信总线接口和角度扭矩传感器接口中一组pin针连接；
12.所述功率控制pcb包括第一功率控制pcb和第二功率pcb，所述逻辑控制pcb、第一功率控制pcb和第二功率pcb平行间隔设置，所述第一功率控制pcb同时与一电源接口、所述第一逻辑控制芯片和所述电机连接，所述第二功率控制pcb同时与另一电源接口、所述第二逻辑控制芯片和所述电机连接，所述第一功率控制pcb和所述第二功率控制pcb上均设置有电源管理芯片、电机驱动电路和所述非接触位置传感器定子。
13.优选的，所述第一逻辑控制芯片和第二逻辑控制芯片通过内部通信总线连接。
14.优选的，所述内部通信总线为can总线、canfd总线或spi总线。
15.优选的，所述通信总线接口为can接口、canfd接口或flexray接口。
16.优选的，所述电机为六相无刷直流电机，所述第一功率控制pcb和第二功率控制pcb分别连接至所述六相无刷直流电机中的三相。
17.优选的，所述控制器模块包括一散热单元，所述散热单元包括底座和自所述底座两侧外边缘向远离底座方向延伸的侧壁；
18.所述第一功率控制pcb和第二功率pcb分别固定连接于所述底座的两侧；
19.所述逻辑控制pcb与所述接口单元固定连接，所述接口单元与所述底座固定连接，所述接口单元的外边缘与所述侧壁第一端贴合，所述侧壁第二端与所述电机固定连接。
20.优选的，所述底座与所述侧壁一体成型。
21.本实用新型还公开了一种车辆，其包括如上所述的控制器模块。
22.采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
23.1.本技术的控制器模块通过将逻辑控制和功率控制通过不同的平行间隔设置的pcb来实现，一方面，可以有效抑制电磁干扰，另一方面，功率控制pcb上有足够的空间布置非接触位置传感器，这样的设计不会造成控制器模块水平尺寸的增加，实现了小型化、紧凑型的设计，此外，还可以使pcb更好地散热，避免热量过于集中导致器件功能失效。
24.2.控制器模块的接口、逻辑控制和功率控制均采用冗余设计，从而在一组结构出现故障的情况下，另一组结构仍然可以提供部分助力，保障车辆的行车安全。
附图说明
25.图1本实用新型一实施例中控制器模块的剖视图；
26.图2为图1实施例中控制器模块的爆炸图，图1中的散热单元未在图2中示出；
27.图3为图2中的第二功率控制pcb上的非接触位置传感器定子的示意图。
28.附图标记：
29.100-接口单元，110-电源接口，120-通信总线接口，130-角度扭矩传感器接口，200-逻辑控制pcb，300-第一功率控制pcb，310-电机连接器，400-第二功率控制pcb，410-电机连接器，420
‑‑
非接触位置传感器定子，500-散热单元，410-底座，520-侧壁，600-电机，610-电机转子，611-非接触位置传感器转子，620、630-电源端子，710、720-板到板连接器。
具体实施方式
30.以下结合附图与具体实施例进一步阐述本实用新型的优点。
31.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
32.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
33.应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离
本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
36.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
37.参见附图1-3，为本实用新型一实施例中用于电子助力转向系统的控制器模块的结构示意图。所述控制器模块包括接口单元100、逻辑控制pcb200、功率控制pcb和电机600。
38.所述接口单元100包括两个电源接口110、两个通信总线接口120和一个角度扭矩传感器接口130，所述角度扭矩传感器接口130中设置有两组pin针，两组pin针分别用于传递角度扭矩信号。所述通信总线接口120可以为can接口、canfd接口或flexray接口。
39.所述逻辑控制pcb用于与通信总线接口120和角度扭矩传感器接口130连接，获取车速以及角度、扭矩等信息，并根据这些信息产生对电机的控制信号传输给功率控制pcb，从而使功率控制pcb产生所需的电流提供给电机600，进而使电机600输出相应的扭矩。在本实施例中，所述逻辑控制pcb上设置有第一逻辑控制芯片和第二逻辑控制芯片(需要说明的是，本技术中所述的芯片包括芯片本身及其相应的外围电路)，所述第一逻辑控制芯片和第二逻辑控制芯片分别与一通信总线接口和角度扭矩传感器接口中一组pin针连接。优选地，所述第一逻辑控制芯片和第二逻辑控制芯片通过内部通信总线连接，所述内部通信总线可以为can总线、canfd总线或spi总线，从而，第一逻辑控制芯片和第二逻辑控制芯片可以相互进行冗余校验。
40.所述功率控制pcb包括第一功率控制pcb300和第二功率pcb400，所述逻辑控制pcb200、第一功率控制pcb300和第二功率pcb400平行间隔设置。所述第一功率控制pcb300和所述第二功率控制pcb400上均设置有电源管理芯片、电机驱动电路和非接触位置传感器定子，所述非接触位置传感器定子包括激励源、激励线圈和感应线圈，感应线圈有同心分布的m个，m为定子相数。所述第二功率控制pcb400上设置的非接触位置传感器定子420如图3所示。所述第一功率控制pcb300同时与一电源接口110、所述第一逻辑控制芯片和所述电机600连接，所述第二功率控制pcb400同时与另一电源接口100、所述第二逻辑控制芯片和所述电机600连接。具体地，所述第一功率控制pcb300与所述逻辑控制pcb200通过板到板连接器710连接，从而与第一逻辑控制芯片进行通信并对其进行供电，所述第一功率控制pcb300通过电机连接器310连接至电机600上的电源端子620；所述第二功率控制pcb400与所述逻
辑控制pcb200通过板到板连接器720连接，从而与第二逻辑控制芯片进行通信并对其进行供电，所述第二功率控制pcb400通过电机连接器410连接至电机600上的电源端子630。
41.所述电机600为六相无刷直流电机，所述第一功率控制pcb300和第二功率控制pcb400分别连接至所述六相无刷直流电机中的三相。所述电机600的转子610上设置有非接触位置传感器转子611，所述非接触位置传感器转子611与所述第一功率控制pcb300和所述第二功率控制pcb400上设置的非接触位置传感器定子相匹配。所述非接触位置传感器转子611包括感应线圈。所述非接触位置传感器定子和转子的感应线圈均沿圆周方向均匀分布有n个凸出扇叶，n为所述无刷直流电机的永磁体转子极对数，每个所述凸出扇叶的角度α为180/n度，所述m个定子感应线圈相互之间在圆周方向上的空间分布夹角β为360/(n
·
m)度。定子上的激励源通过激励线圈发出高频激励信号，转子上的感应线圈会因为受到的激励产生交变电流，感应线圈上的交变电流产生交变磁场，该交变磁场又会激励定子上的感应线圈产生交变的反电动势信号。由于转子在不同的位置上，对于定子的感应线圈激励的强度不一样，那么在感应线圈上产生的感应电动势幅值也是不一样的。由此，通过比较感应线圈上的感应电动势幅值，就可以确定电机转子的位置。
42.在本实施例中，所述控制器模块还包括散热单元500，所述散热单元500包括底座510和自所述底座510两侧外边缘向远离底座方向延伸(即沿图1中上下方向延伸)的侧壁520，所述第一功率控制pcb300和第二功率pcb400分别固定连接于所述底座510的两侧，从而其可以更好地将热量传导至底座510，底座510再传导至侧壁520，侧壁520将热量传导至空气中进行散热。在本实施例中，所述底座510与侧壁520采用热导率较高的材质，通过一体成型的方式形成，从而可以有效提高热传导效率，实现更好的散热效果，同时可以减少模具的成本。在其它一些实施例中，所述底座510与侧壁520可以未两个单独的零件，通过导热胶连接。所述逻辑控制pcb200与所述接口单元100通过螺钉固定连接，所述接口单元100与所述底座510通过螺钉固定连接，所述接口单元100的外边缘与所述侧壁520的第一端(即图1中的上端)贴合，所述侧壁520第二端(即图1中的下端)与所述电机600通过螺栓固定连接。
43.在其它一些实施例中，控制器模块中的接口单元、逻辑控制pcb和功率控制pcb不采用冗余设计，接口单元中仅设置一组电源接口、通信总线接口角度扭矩传感器接口，逻辑控制pcb上仅设置一个逻辑控制芯片，逻辑控制芯片分别与通信总线接口和角度扭矩传感器接口连接，功率控制pcb也仅有一块，逻辑控制pcb与所述功率控制pcb平行间隔设置，功率控制pcb同时与电源接口、逻辑控制芯片和电机连接，功率控制pcb上设置有电源管理芯片、电机驱动电路和上述的非接触位置传感器定子，电机的转子上设置有与所述非接触位置传感器定子匹配的非接触位置传感器转子，所述电机可以为三相永磁同步电机或直流无刷电机。
44.本实用新型还提供了一种车辆，所述车辆包括如上所述的控制器模块。
45.应当注意的是，本实用新型的实施例有较佳的实施性，且并非对本实用新型作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。