本發明涉及一種電動助力轉向系統，尤其涉及一種具有電機熱管理功能的電動助力轉向系統。

背景技術：

電動助力轉向系統如圖1所示，是由傳統的機械轉向系統加裝扭矩轉角傳感器1，電子控制單元(ecu)3，直流有刷電機4及其減速機構5等組成。傳統的機械轉向系統主要包括轉向盤6，轉向管柱7，轉向器8，轉向拉桿9，轉向輪10，其中，扭矩傳感器用以檢測駕駛員操縱力矩；助力電機可安裝在轉向管柱或轉向器上，通過減速機構給駕駛員提供助力力矩；扭矩傳感器信號，轉角傳感器信號與車速傳感器信號輸入到電子控制單元的力矩控制模塊，計算出相應的助力力矩，作為目標力矩指令輸出給電機控制模塊，控制器輸出電流驅動助力電機工作。

一般來說電動助力轉向系統的電子控制單元3內都安裝有溫度傳感器用來測量ecu的內部溫度，ecu程序檢測這個溫度來采取相應的保護措施限制助力電機的電流大小，防止電機溫升過快。但是溫度傳感器只能檢測到其安裝位置附近的空氣溫度，并不能完全準確的反映電機溫度。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是要提供一種更合理的電動助力轉向系統，具有有效的電機熱管理功能，防止電機溫升過高出現失效。

本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種具有電機熱管理功能的電動助力轉向系統，包括機械轉向系統、扭矩轉角傳感器、電子控制單元、電機以及減速機構，其中，還包括電機熱處理模塊，所述電子控制單元根據電機熱處理模塊估算的電機溫度值對電機的輸出電流進行限制。

上述的具有電機熱管理功能的電動助力轉向系統，其中，所述電機熱處理模塊包括：電機運動狀態判斷：采集扭矩轉角傳感器的轉角信號，通過計算得到管柱的轉速，如果管柱轉速大于轉速閾值，則認為電機的狀態是運動，否則認為電機狀態是靜止；電機熱量估算：根據電機處于運動狀態還是靜止狀態，采用不同的電機熱阻計算電機的發熱值；電機溫升估算：根據計算得到的發熱值計算電機溫升；采用電機溫升加上電子控制單元內部溫度作為電機溫度估算值。

上述的具有電機熱管理功能的電動助力轉向系統，其中，所述電機熱量估算過程如下：獲取以下四個電機參數：電機在靜止狀態下的熱阻、電機在運動狀態下的熱阻、電機冷卻熱導和電機熱容；根據電機運動狀態采用不同的電機熱阻計算電機的發熱，電機發熱用檢測到的電機電流的平方乘以電機的熱阻計算得到，電機的散熱用檢測到的前一時刻的電機溫升值乘以電機的冷卻熱導參數得到。

上述的具有電機熱管理功能的電動助力轉向系統，其中，所述電機熱處理模塊還包括：在電動助力轉向系統的開發階段，通過在電機的表面安裝溫度傳感器，設置不同的運動工況，對比估計的電機溫度與實測的電機溫度的差異，對上述四個電機參數進行整定，使得所有測試工況下的實測溫度與估計溫度的差值在預設范圍內。

上述的具有電機熱管理功能的電動助力轉向系統，其中，所述機械轉向系統包括轉向盤，轉向管柱，轉向器，轉向拉桿和轉向輪。

本發明對比現有技術有如下的有益效果：本發明提供的具有電機熱管理功能的電動助力轉向系統，通過設置電機熱處理模塊，根據電機的發熱和散熱模型，實時對助力電機的溫度估算的功能；基于此估算的溫度，對電機的電流進行限制，防止電機溫升過高出現失效。

附圖說明

圖1為本發明電動助力轉向系統示意圖；

圖2為本發明電機溫度估算的四個模塊示意圖；

圖3為本發明電機熱量估算示意圖；

圖4為本發明電機熱量估算實施例的試驗數據。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。

圖1為本發明電動助力轉向系統示意圖；圖2為本發明電機溫度估算的四個模塊示意圖。

請參見圖1和圖2，本發明的具有電機熱管理功能的電動助力轉向系統，包括機械轉向系統、扭矩轉角傳感器、電子控制單元、電機以及減速機構，其中，還包括電機熱處理模塊，所述電子控制單元根據電機熱處理模塊估算的電機溫度值對電機的輸出電流進行限制。所述電機的溫度估算由四個部分組成，如圖2：

1)電機運動狀態判斷，

電子控制單元3的程序可以通過采集扭矩轉角傳感器1的轉角信號，通過計算得到管柱的轉速，

如果管柱轉速＞轉速閾值，則認為電機的狀態是運動，否則認為電機狀態是靜止；

2)電機熱量估算

如圖3所示，根據電機是處于運動狀態還是靜止狀態，采用不同的電機熱阻計算電機的發熱，電機發熱用檢測到的電機電流的平方乘以電機的熱阻計算得到，電機的散熱用檢測到的前一時刻的電機溫升值乘以電機的散熱熱導參數得到；

3)電機溫升估算

根據計算得到的電機熱量值，電機溫升用如下公式進行計算：

電機溫升＝電機熱量/電機熱容；

4)電機溫度輸出

電機溫度估算值＝ecu內部溫度+電機溫升。

上述實施方式中，共有電機在靜止狀態下的熱阻、電機在運動狀態下的熱阻、電機冷卻熱導和電機熱容四個參數需要獲取，其獲取方法為：在電動助力轉向系統的開發階段，在電機的表面安裝溫度傳感器，設置不同的運動工況，對比估計的電機溫度與實測的電機溫度的差異，不斷的調節上述四個參數，使得在所有測試工況下實測溫度與估計溫度都比較接近；在最終產品中，用軟件算法對電機的溫度進行估算，不再需要溫度傳感器。

通過上述電機溫度估算策略得到電機溫度估算值以后，電動助力轉向系統控制單元根據估算的電機溫度值對電機的輸出電流進行限制。

以給定電機電流50安培轉速300rpm的測試工況為例，ecu內部溫度、電機實際溫度和電機估計溫度的測試結果如下表：

由試驗數據以及圖4不難看出，估計溫度更準確的反映了電機的實際溫度，根據該估計的溫度能夠更加及時的對電機進行溫度保護，防止eps電機因為過熱而出現失效。

雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發明的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種具有電機熱管理功能的電動助力轉向系統，包括機械轉向系統、扭矩轉角傳感器、電子控制單元、電機以及減速機構，其中，還包括電機熱處理模塊，所述電子控制單元根據電機熱處理模塊估算的電機溫度值對電機的輸出電流進行限制。本發明提供的具有電機熱管理功能的電動助力轉向系統，通過設置電機熱處理模塊，根據電機的發熱和散熱模型，實時對助力電機的溫度估算的功能；基于此估算的溫度，對電機的電流進行限制，提供更合理的電動助力轉向系統，具有有效的電機熱管理功能，防止電機溫升過高出現失效。

技術研發人員：劉倩
受保護的技術使用者：上海拿森汽車電子有限公司
技術研發日：2017.01.06
技術公布日：2017.08.18