电动助力转向用马达与ECU的 电源一体化

开发可以实现电动助力转向用马达与ECU一体化的世界上最小最轻量级的电源包

立足于汽车节能减排研发而成、并被广泛使用的EPS(电动助力转向系统)再次获得新的突破。随着汽车市场对省空间、轻量化的需求增强,将分离于以往的转向驱动马达的ECU与马达进行一体化,进一步推动了小型产品的开发。
由于马达与ECU的一体化减少了相互连接时所需线束,并且省略了组装产品的工序,因此,在降低成本发面发挥了重要作用。另外,连接马达与ECU之间的线束具备天线功能,但是马达与ECU一体化之后可以撤掉天线以摆脱噪音干扰的问题。

将分体式EPS马达与ECU一体化,不仅可以实现小型轻量化与成本的削减,还可以解决线束造成的噪音干扰问题。

为了将原本相互独立的产品进行一体化改良,技术上的障碍是显而易见的。
首先是热的问题。马达本身要发热,加之一体化的EPS没有散热的空间,这两个问题就成了障碍。另外,ECU也必须结合马达进行小型化改良,因此,高密度集成电路的散热性会进一步降低。特别是电解电容还存在着尺寸大、热引起的干透及电解液蒸发的问题。由于热会给焊锡造成较大的影响,在热疲劳的作用下内部有可能产生微小的裂纹。
在电容方面,采用了最新的小型、低电阻的电容,实现了小型化和较高的可靠性,也找出了解决热造成的影响以及占空间等问题的布局方案。关于焊锡问题,通过对材料的构成和焊盘的形状进行改良而得以解决。

热的问题是实现电源一体化的一项巨大难关。通过对高密度集成电路的元件选定、电路布局、电路板类型以及焊盘设计进行改良,最终攻克了层层难关并实现了一体化。

在进行马达与ECU的一体化的同时需要挑战对控制性的改良。为了实现用马达辅助时能较自然地产生转矩,也同时建立了一套可以将阻碍转向操控感与造成振动和噪音的齿槽效应和转矩波动控制到最小限度的控制方法。
为建立这种控制方法,首先是将一体化的EPS电源包安装到测试专用车上并重复基本动作,采集数据。一边摸索马达转矩的产生方式和操控感的关联性,一边设计使其成为现实的逻辑程序,根据测试进行评估,进而实施改良,并不断循环此方式。
并且,为了实现更加自然的操控感,将造成噪音与振动的转矩波动控制到最小限度,制成了具备最优控制参数的马达与ECU一体化的EPS电源包。

在进行一体化的同时,尝试了建立可以深入改良转向操控感、噪音与振动的控制方法。

来自开发人员的说明

除了热与控制方法之外,还攻克了因导入MR传感器取代以往的旋变器带来的问题等诸多难关,开发了EPS电源包。今后,我们需要在应对自动驾驶方面倾尽全力。万一发生故障时的容错性问题、与人交接驾驶时的问题等,还有许多亟待解决的课题,而汽车技术的发展不会停止,开发顺应市场趋势的产品是我们的使命。从零件到模块,甚至到建立模块相关的控制方法,我们已经构建了这种高阶系统,应克服的课题也上升到新的高度,我想,今后也要一如既往的钻研技术,让客户认可我们是值得信赖的合作伙伴。

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