CN114128102B - 用于车辆的电机***、风扇模组及电连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的电机***(1)，其包括电机(M)，该电机(M)具有用于连接电源线(KL30)和参考电位线(KL31)的两个电源端子，以由车辆的电池供电，以及用于从控制单元(ECU)接收控制命令的信号端子。所述电机***(1)还包括一开关元件(D)和一驱动电路(HS)，所述开关元件(D)的第一端用于连接所述电源线(KL30)，第二端用于连接所述电机(M)的相应电源端；所述驱动电路(HS)用于监测电机(M)是否发生故障，并相应地控制所述开关元件(D)；一电机驱动电路的逻辑部用于连接一关键线(KL15)，并由所述关键线(KL15)供电，所述关键线(KL15)带有指示车辆点火状态的电压。本发明还提供一种用于车辆的风扇模组。

Description

用于车辆的电机***、风扇模组及电连接器
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种用于车辆的电机***、风扇模组和用于车辆的电机的电连接器。
背景技术
参照图1，现有的电机***1包括电机M，所述电机M被配置为驱动车辆的风扇模组的冷却风扇F。电机M通过电源线KL30和参考电位线KL31由电池供电。电机M通常具有热熔丝EP，所述热熔丝EP配置为在出现过电流时断开电源线KL30，从而防止过电流损坏所述电机M。
然而，现有的电机***1具有以下缺点。一旦发生过电流，热熔丝EP只能断开电源线KL31。热熔丝EP在过电流情况下会被不可修复的损坏，因此需要更换热熔丝EP以重新启动电机M的运行。
此外，所述电机M始终通过电源线KL30和参考电位线KL31接收电源，即使在车辆处于睡眠休息模式时。因此，电机M受到电位差的影响，在某些情况下可能会产生短路或增加漏电流，从而导致电机M过热而损坏。睡眠休息模式在本领域中是众所周知的，用于指示一种在车辆已经不活动达预定时间段之后可以被激活的模式。在睡眠休息模式下，车辆的大多数子***被切换到关闭或不活动的状态。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于车辆的电机***、风扇模组和用于车辆的电机的电连接器。
本发明一方面提供了一种电机***，其能够实现车辆熄火或睡眠休息模式时电机的断开和安全状态。所述电机***包括一电机，所述电机具有用于连接到电源线和参考电位线以由车辆的电池供电的两个电源端子、以及用于从控制单元接收控制命令的一信号端子。电机***还包括一开关元件，所述开关元件的第一端连接所述参考电位线，所述开关元件的第二端连接电机的相应电源端，所述开关元件的控制端用于连接一关键线，所述关键线带有用于指示车辆点火状态的电压。
本发明另一方面提供了一种电机***，其能够在发生过电流或者短路之前进行干预，在不更换之前提到的热熔丝的情况下重新启动电机的运行。所述电机***包括一电机和一控制单元，所述电机具有用于连接到电源线和参考电位线以由车辆的电池供电的两个电源端子，以及一信号端子；所述控制单元用于连接电机的信号端子，以发送控制命令。所述电机***还包括一开关元件和一开关，所述开关元件连接在所述参考电位线和电机的对应电源端之间，所述开关元件的控制端通过所述开关连接到一电压源。所述控制单元还用于监测所述电机是否发生故障，并相应地控制所述开关。当所述电机出现故障时，所述控制单元关闭所述开关。
本发明又一方面提供了一种电机***，其能够在发生过电流或者短路之前进行干预，在不更换之前提到的热熔丝的情况下重新启动电机的运行，实现车辆熄火或睡眠休息模式时电机的断开和安全状态。所述电机***包括一电机，所述电机具有用于连接到电源线和参考电位线以由车辆的电池供电的两个电源端子，以及用于从控制单元接收控制命令的一信号端子；所述电机***进一步包括一开关元件和一驱动电路，所述开关元件的第一端用于连接所述电源线，第二端用于连接所述电机的相应电源端，所述驱动电路用于监测所述电机是否发生故障，并相应地控制所述开关元件，一电机驱动电路的逻辑部用于连接一关键线，并由所述关键线供电，所述关键线带有用于指示车辆点火状态的电压。
本发明又一方面提供了一种用于车辆的冷却风扇模组，其包括前述的电机***和连接到所述电机***的电机的风扇。
本发明又一方面提供了一种用于车辆的电机的电连接器，包括用于连接到对接连接器的多个导电端子，以及用于连接所述电机的多条线缆。所述导电端子包括用于从电源线接收电压的第一端子、用于从参考电位线接收参考电位的第二端子、用于接收指示车辆点火状态的电压和/或指示电机运行状态的电压的第三端子、以及用于从一控制单元接收控制命令的信号端子。所述线缆包括一连接至所述第一端子的第一线缆、一第二线缆、一连接至所述第三端子的第三线缆以及一连接至所述信号端子的信号线缆。所述电连接器还包括具有一开关元件的一印刷电路板，该开关元件连接在所述第二线缆和所述第二端子之间，并由所述第三线缆控制。
附图说明
现将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的优选实施例。在图中，出现在多于一幅图中的相同结构、元件或部件在它们出现的所有图中通常用相同的参考数字标记。图中所示的组件和特征的尺寸通常是为了方便和呈现的清晰性而选择的，并且不一定按比例显示。附图如下：
图1示出了一种用于驱动风扇的现有的电机；
图2示出了本发明第一实施例的电机***；
图3示出了本发明第二实施例的电机***；
图4示出了图2或3所示的电机***的电连接器；
图5示出了本发明第三实施例的电机***；
图6示出了本发明第四实施例的电机***；
图7示出了本发明第五实施例的电机***；以及
图8示出了本发明第六实施例的电机***。
具体实施方式
本主题将结合附图和优选实施例进行描述。所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域一般技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。应当理解，附图仅供参考，并不用于限制本发明。附图中所示的尺寸仅是为了便于说明而并非旨在进行限制。
参照图2，本发明第一实施例的电机***包括一电机M和一开关元件D。所述电机M具有两个电源端子，所述两个电源端子被配置为连接到电源线KL30和参考电位线KL31，以便由车辆的电池供电。所述电机M还包括一信号端子，所述信号端子被配置为从一控制单元ECU的信号线S接收控制命令。
所述电源线KL30和参考电位线KL31用于提供驱动所述电机旋转的电源。所述控制命令用于控制所述电机M的启动、停止和/或转速。例如，所述控制单元ECU可以根据是否需要通过风扇冷却车辆的散热器来生成命令。
所述开关元件D的第一端用于连接所述参考电位线KL31，所述开关元件D的第二端用于连接电机M的相应电源端，所述开关元件D的控制端被配置为连接一关键线KL15，所述关键线KL15承载有表示车辆点火状态的电压。
一点火开关SW连接在所述关键线KL15和一电压源之间，所述电压源可以是+12V。因此，当所述点火开关SW导通时，所述关键线KL15带有高压。当所述点火开关SW断开时，所述关键线KL15带有低压。所述点火开关SW根据车辆的点火状态或者通常根据车辆点火钥匙的位置或存在导通或断开。或者更一般地，当车辆点火时所述点火开关SW导通，且当车辆熄火或处于睡眠休息模式时所述点火开关SW断开。
所述开关元件D被配置为根据关键线KL15的电压允许或阻止向电机M供电。优选地，当所述关键线KL15的电压为低压时，所述开关元件D阻止向电机M供电。例如，当所述关键线KL15的电压为零时，所述开关元件D断开所述参考电位线KL31与电机M的相应电源端之间的连接。
如此，当所述点火开关SW断开时，可以保证电机M处于安全断电的状态。由于所述电机断电，因此电机M中不会发生短路。
优选地，所述开关元件D是金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)，优选为N-mosfet。所述场效应晶体管的栅极Mg连接到所述关键线KL15，所述场效应晶体管的源极Ms连接到所述参考电位线KL31，所述场效应晶体管的漏极Md连接到所述电机M的相应电源端。因此，所述关键线KL15的电压控制所述场效应晶体管导通或者断开。在一替代实施例中，所述开关元件D可以是一继电器，如图6所示。
优选地，所述电机***还包括一连接在所述开关元件D和所述关键线KL15之间的电气保护电路PC，用于在所述关键线KL15发生瞬变的情况下所述保护开关元件D。在一实施例中，所述电气保护电路PC包括至少一齐纳二极管和一电阻器。
图3示出了根据本发明第二实施例的电机***。所述第二实施例中，一开关SW1连接在所述开关元件D的控制端和一可为+12V的电压源之间。所述开关SW1由所述控制单元ECU控制。所述控制单元ECU还监测表示所述电机M的运行状态的信息。所述信息可以通过信号线S传输。
所述开关SWl可以是一继电器。优选地，当车辆的点火状态切换为开启时，所述控制单元ECU被唤醒并打开所述开关SW1。当车辆的点火状态切换为关闭时，所述控制单元ECU关闭开关SW1。
与根据钥匙的位置/存在来控制开关SW的第一实施例不同，所述控制单元ECU现在可以控制连接在+12V电压源和开关元件D的控制端之间的开关SW1。如果所述控制单元ECU接收到确认电机M正确运行的信息，所述控制单元ECU导通所述开关SW1以允许所述开关元件D的控制端由+12V电压源供电。或者，如果所述控制单元ECU接收到确认电机M发生故障的信息，所述控制单元ECU断开所述开关SW1，从而不允许所述开关元件D的控制端由+12V电压源供电。
在本实施例中，所述信息可以是来自电机M的心跳信号。如果所述控制单元ECU保持接收到所述心跳信号，则表明电机M没有发生故障。如果所述心跳信号消失，则说明电机M出现故障。
在一替代实施例中，当所述电机M具有故障时，所述电机M可以向所述控制单元ECU发送错误信号以指示故障。
当所述开关SW1断开时，所述场效应晶体管的栅极Mg不连接所述电压源，其栅极Mg具有低电压，即低于一预定阈值的电压。所述场效应晶体管的栅极Mg的低压将保证所述场效应晶体管的源极Ms和漏极Md之间不导通，因此所述参考电位线KL31不会连接到电机M的相应电源端。
第一和第二实施例的电机M优选地是无刷直流(BLDC)电机。优选地，所述开关元件D的控制端还连接到所述电机M的电机驱动电路的逻辑部，使所述逻辑部可以由+12V的电压源供电。所述开关D的控制端的电压源不是用于驱动电机M的电源，而是用于唤醒所述逻辑部或给所述逻辑部供电的电源。一旦电机驱动电路的所述逻辑部上电，它会执行自检，并将指示电机M是否有故障的信息发送到所述控制单元ECU。此外，如果来自控制单元ECU的控制命令丢失，则电机M可以全速驱动。
所述电机驱动电路可以包括一逆变器和一PWM输出电路。所述逻辑部可以包括用于向逆变器输出一系列脉冲信号的所述PWM输出电路。
图2和图3所示的电气保护电路PC和/或开关元件D可以集成在连接到电机M的电连接器C内。进一步参考图4，所述电连接器C包括用于连接到一对接连接器的多个导电端子、用于连接电机的多条线缆和一印刷电路板PCB。所述导电端子包括用于从电源线KL30接收电压的第一端子T1、用于从参考电位线KL31接收参考电位的第二端子T2、一第三端子T3、以及用于从控制单元ECU接收控制命令的信号端子TS。所述第三端子T3用于从关键线KL15接收表示车辆的点火状态的电压，或者接收表示电机M的运行状态的电压。
所述多条线缆包括连接至第一端子Tl的第一线缆Wl、经由所述印刷电路板PCB连接至第二端子T2的第二线缆W2、连接至第三端子T3的第三线缆W3、以及通过所述印刷电路板PCB连接到信号端子TS的信号线缆WS。
所述开关元件D和所述电气保护电路PC设置在所述印刷电路板PCB上。所述开关元件D连接在第二线缆W2与第二端子T2之间，并由第三线缆W3控制。
优选地，所述电连接器C还包括一壳体。所述壳体具有第一腔室C1和与第一腔室C1隔离的第二腔室C2。在所述第一腔室C1内，所述第二线缆W2和所述信号线缆WS分别连接到与印刷电路板PCB连接的两个导体。在所述第二腔室C2内，所述第一端子T1连接到第一线缆W1，所述第三端子T3连接到第三线缆W3。所述印刷电路板PCB设置在所述第二腔室C2内。
所述两个腔室C1、C2用于创建隔离室将可能遭受高功率短路的部件与可能遭受低功率短路的部件保持隔离。
图5示出了根据本发明第三实施例的电机***。在本实施例中，所述电机***包括一电机M、一开关元件D和一驱动电路HS。所述电机M具有两个电源端子，其被配置为连接到电源线KL30和参考电位线KL31，使电机M由车辆的电池供电。所述电机M还包括一信号端子，被配置为从控制单元ECU的信号线S接收控制命令。
所述电源线KL30和所述参考电位线KL31用于提供驱动电机旋转的电源。所述控制命令用于控制电机M的启动、关闭和/或转速。例如，所述控制单元ECU可以根据是否需要通过风扇冷却车辆的散热器来生成命令。
所述开关元件D的第一端用于连接电源线KL30，所述开关元件D的第二端用于连接电机M的相应电源端。
所述驱动电路HS优选为高边驱动电路(high-side driving circuit)，分别连接所述电源线KL30、所述开关元件D的控制端、一接地端G和所述电机M的反馈端HB。所述驱动电路HS用于通过所述反馈端HB监测电机M的运行状态，并相应地控制所述开关元件D。
如果电机M没有故障，所述驱动电路HS导通所述开关元件D，以将电源传输给电机M。如果电机M出现故障，所述驱动电路HS断开所述开关元件D。
在本实施例中，信息可以是来自电机M的心跳信号。如果所述驱动电路HS持续接收到所述心跳信号，则说明电机M没有故障。如果所述心跳信号消失，则说明电机M出现故障。
在一替代实施例中，当电机M出现故障时，电机M可以向驱动电路HS发送错误信号以指示故障。
在一个替代实施例中，所述驱动电路HS的一端可以通过直接连接所述参考电位线KL31来接地，而不是连接到电机M的接地端G。
所述电机M优选地是无刷直流(BLDC)电机。承载表示车辆点火状态的电压的关键线KL15连接到电机M，用于提供一电源。所述电源用于唤醒电机M的电机驱动电路的逻辑部或为所述逻辑部供电。一旦所述电机驱动电路的逻辑部上电，它进行自检，并向所述驱动电路HS发送表示电机M是否发生故障的信息。
所述电机驱动电路可以包括一逆变器和一PWM输出电路。所述逻辑部可以包括用于向所述逆变器输出一系列脉冲信号的所述PWM输出电路。
优选地，所述开关元件D是金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)。所述场效应晶体管可以是P-MOS或N-MOS。如果所述场效应晶体管是N-MOS，其栅极Mg连接到所述驱动电路HS，源极Ms连接到所述电机M，漏电极Md连接到连接到所述电源线KL30。在一替代实施例中，所述开关元件D可以是一继电器，如图7所示。
优选地，所述电机***还包括连接在所述关键线KL15和所述电机M之间的第一电保护元件EP1。所述第一电保护元件EP1用于限制关键信号线KL15上可能达到并可能导致电机M短路从而过热的电流。
优选地，所述电机***还包括连接在所述控制单元ECU的信号线S和所述电机M之间的第二电保护元件EP2。
优选地，所述电机***还包括连接在电机M的反馈端HB和驱动电路HS之间的第三电保护元件EP3，以及连接在电机M的接地端G和驱动电路HS之间的第四电保护元件EP4。所述四个电保护元件EP1、EP2、EP3、EP4中的每一个都可以是熔丝。
优选地，所述开关元件D、所述驱动电路HS、所述第一和第二电保护元件EP1、EP2可以设置在所述电连接器C的内部。第三和第四电保护元件EP3、EP4可以设置在所述电机M的内部。
优选地，所述电连接器C包括第一腔室C1和与第一腔室C1隔离的第二腔室C2。所述第一和第二电保护元件EP1、EP2设置在所述第一腔室C1内。所述驱动电路HS和所述开关元件D布置在所述第二腔室C2内。
图8示出了根据本发明第六实施例的电机***。所述电机***类似于图1所示的电机***，主要区别在于本实施例的电机***的电气保护电路PC和开关元件D设置在电机M内部。
本发明还提供了一种用于车辆的风扇组件，该风扇组件还包括连接至上述实施例所描述的任一电机***的冷却风扇F。所述冷却风扇F由所述电机***的电机M驱动旋转。例如，风扇组件可以耦接到车辆的散热器。
虽然已经具体描述了本发明的某些创造性实施例，但是本发明不应被解释为限于此。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对本公开进行各种改变或修改。

Claims (8)

1.一种用于车辆的电机***(1)，包括：
一电机(M)，包括：
两个电源端子，用于连接一电源线(KL30)和一参考电位线(KL31)，以由车辆的电池供电，和
一信号端子，用于从一控制单元(ECU)接收控制命令；
其特征在于，
所述电机***(1)还包括：
一开关元件(D)，具有一第一端和一第二端，所述第一端用于连接所述电源线(KL30)，所述第二端用于连接所述电机(M)的相应电源端；和
一驱动电路(HS)，用于监测电机(M)是否发生故障，并相应地控制所述开关元件(D)；
一电机驱动电路的逻辑部用于连接一关键线(KL15)，并由所述关键线(KL15)供电，所述关键线(KL15)带有指示车辆点火状态的电压；
所述驱动电路(HS)连接到所述电源线(KL30)、所述开关元件(D)的控制端、所述电机(M)的反馈端(HB)、以及所述电机(M)的接地端(G)或所述参考电位线(KL31)，所述驱动电路(HS)通过所述反馈端(HB)监测所述电机(M)是否发生故障，并相应地控制所述开关元件(D)；
当所述电机驱动电路的逻辑部上电时，所述逻辑部进行自检，并向所述驱动电路(HS)发送信息，所述驱动电路(HS)根据所述信息监测所述电机(M)是否发生故障。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的电机***(1)，其特征在于，所述开关元件(D)是金属氧化物半导体场效应晶体管。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的电机***(1)，其特征在于，所述开关元件(D)和所述驱动电路(HS)设置在一连接器(C)内，所述连接器(C)布置成建立所述电源线(KL30)、所述参考电位线(KL31)、所述关键线(KL15)以及所述控制单元(ECU)的信号线(S)到所述电机(M)的连接。
4.根据权利要求1所述的用于车辆的电机***(1)，其特征在于，当所述电机(M)出现故障时，所述电机(M)向所述驱动电路(HS)发送错误信号以指示故障。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的电机***(1)，其特征在于，所述驱动电路(HS)在所述电机(M)没有发生故障时导通所述开关元件(D)，在所述电机(M)发生故障时断开开关元件(D)。
6.根据权利要求1所述的用于车辆的电机***(1)，其特征在于，如果所述驱动电路(HS)保持接收来自所述电机(M)的心跳信号，则电机(M)没有发生故障；如果所述心跳信号消失，则所述电机(M)发生故障。
7.根据权利要求1所述的用于车辆的电机***(1)，其特征在于，所述逻辑部包括一PWM输出电路，所述PWM输出电路用于向所述电机驱动电路的逆变器输出一系列脉冲信号。
8.一种用于车辆的冷却风扇模组，包括根据权利要求1至7中任一项所述的电机***(1)，以及一连接到所述电机***(1)的电机的风扇(F)。
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