本發(fā)明涉及電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于電機與ECU分離式電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機熱保護系統(tǒng)及基于該系統(tǒng)的保護方法。

背景技術(shù)：

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electric Power Steering，縮寫EPS)是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，因其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高及節(jié)省動力等優(yōu)點越來越受到各車輛生產(chǎn)廠商的重視。

電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在工作過程中的電流較大，而較大的電流會導致電機，甚至整個設(shè)備的溫度增高，對整個電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)造成損害。而在現(xiàn)有大多數(shù)的電機與ECU(Electronic Control Unit，電子控制單元)分離式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，為了減少電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的復雜程度，降低成本，通常只是在ECU與MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半場效晶體管)處設(shè)置有溫度傳感器，在電機中并未設(shè)置溫度傳感器，因此，不能對轉(zhuǎn)向電機進行有效的熱性能控制；另外在現(xiàn)有技術(shù)中，對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的熱保護策略的全面性還有待提高，不能將熱保護策略系統(tǒng)化及全面化，這使得在進行助力轉(zhuǎn)向時，容易燒壞電機，降低車輛的安全性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于電機與ECU分離式電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機熱保護系統(tǒng)及基于該系統(tǒng)的保護方法，該系統(tǒng)能夠?qū)^為準確及全面地對轉(zhuǎn)向電機的溫度進行控制，防止因轉(zhuǎn)向系統(tǒng)溫度過高造而損壞轉(zhuǎn)向電機。

本發(fā)明提供了一種基于電機與ECU分離式電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機熱保護系統(tǒng)，包括檢測單元及控制單元，所述檢測單元檢測車輛所處狀態(tài)的信息及在該狀態(tài)下熱保護系統(tǒng)所需的信息，并將車輛所處狀態(tài)的信息及在該狀態(tài)下熱保護系統(tǒng)所需的信息傳遞至所述判斷單元，所述車輛所處狀態(tài)的信息及在該狀態(tài)下熱保護系統(tǒng)所需的信息分別為：車輛是否處于啟動狀態(tài)及啟動狀態(tài)時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)ECU的第一溫度T₁；所述轉(zhuǎn)向電機是否處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)；車輛是否處于正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)及在正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)下所述轉(zhuǎn)向電機的實時電流I與工作時間t；

所述控制單元在車輛處于啟動狀態(tài)時，將所述第一溫度T₁與預先存儲于所述控制單元中的第一溫度閾值T₀進行比對，并在所述第一溫度T₁大于所述第一溫度閾值T₀時，控制所述轉(zhuǎn)向電機在不超過第一限制電流I_LIN1的狀態(tài)下進行工作；所述控制單元在所述轉(zhuǎn)向電機處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時，控制所述轉(zhuǎn)向電機在不超過第二限制電流I_LIN2的狀態(tài)下進行工作；所述控制單元在車輛處于正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)時，通過所述實時電流I及所述工作時間t，得出在該時刻所述轉(zhuǎn)向電機的實時熱容積值Q_t，并將所述實時熱容積值Q_t與預先存儲于所述控制單元的熱容積閾值Q₀進行對比，當所述實時熱容積值Q_t小于熱容積閾值Q₀時，控制所述轉(zhuǎn)向電機在不超過第三限制電流I_LIN3的狀態(tài)下進行工作；當所述熱保護系統(tǒng)同時進行上述三個或上述三個中任意兩個熱保護限制時，所述控制單元控制所述轉(zhuǎn)向電機在不超過已進行的熱保護限制中最低的限制電流的工作狀態(tài)下進行工作。

進一步地，當車輛處于啟動狀態(tài)時，所述第一溫度T1由所述ECU內(nèi)的溫度傳感器直接測得。

進一步地，當所述第一溫度T₁大于所述第一溫度閾值T₀時，所述控制單元控制所述轉(zhuǎn)向電機在不超過所述第一限制電流I_LIN1的狀態(tài)下進行工作，所述第限制電流I_LIN1由所述轉(zhuǎn)向電機的最大電流I_MAX與第一調(diào)整值k_i之差求得。

進一步地，所述控制單元通過扭矩傳感器采集方向盤扭矩信息，通過角度傳感器采集方向盤轉(zhuǎn)速信息。當方向盤扭矩達到最大，且方向盤轉(zhuǎn)速為0時，所述轉(zhuǎn)向電機進入堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。

進一步地，在車輛處于正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)時，所述控制單元通過所述實時電流I及所述工作時間t得出轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)熱量Q_A，通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的始熱容積值Q_I、所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)熱量Q_A及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的散熱量Q_D得出所述實時熱容積值Q_t。

進一步地，當所述實時熱容積值Q_t小于所述熱容積閾值Q₀時，所述控制單元控制所述轉(zhuǎn)向電機在不超過所述第三限制電流I_LIN3的狀態(tài)下進行工作，所述第三限制電流I_LIN3由轉(zhuǎn)向電機的最大電流I_MAX與第二調(diào)整值k_s之差求得。

本發(fā)明還提供了一種基于電機與ECU分離式電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機熱保護方法，該方法包括如下步驟：

通過檢測單元檢測車輛所處狀態(tài)的信息及該狀態(tài)下熱保護系統(tǒng)所需的信息，并將該信息傳遞給控制單元；其中上述的車輛所述狀態(tài)的信息及熱保護系統(tǒng)所需的信息分別為：車輛是否處于啟動狀態(tài)及車輛處于啟動狀態(tài)時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)ECU的第一溫度T₁；轉(zhuǎn)向電機是否處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)；車輛是否處于正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)及在正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)下轉(zhuǎn)向電機的第一電流值I₁及轉(zhuǎn)向電機的工作時間t；

通過所述控制單元根據(jù)所述檢測單元檢測的信息進行判斷，當車輛處于啟動狀態(tài)時，將所述第一溫度T₁與預先存儲于控制單元中的第一溫度閾值T₀進行比對，并在第一溫度T₁大于第一溫度閾值T₀時，控制所述轉(zhuǎn)向電機在不超過第一限制電流I_LIN1的狀態(tài)下進行工作；當所述轉(zhuǎn)向電機處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時，控制所述轉(zhuǎn)向電機在不超過第二限制電流I_LI2的狀態(tài)下進行工作；當車輛處于正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)時，通過所述第一電流I₁及所述工作時間時間t，得出在該時刻的實時熱容積值Q_t，并將該時刻的所述實時熱容積值Q_t與預先存儲于控制單元的熱容積閾值Q₀進行對比，當所述實時熱容積值Q₁小于所述熱容積閾值Q₀時，控制所述轉(zhuǎn)向電機在不超過第三限制電流I_LIN3的狀態(tài)下進行工作；當所述熱保護系統(tǒng)同時進行上述三個或上述三個中任意兩個限制策略時，所述控制單元控制所述轉(zhuǎn)向電機在不超過已進行的熱保護限制中最低的限制電流的工作狀態(tài)下進行工作。

進一步地，所述第一限制電流I_LIN1為所述轉(zhuǎn)向電機最大電流I_MAX與第一調(diào)整值k_j之差。

進一步地，所述控制單元通過方向盤扭矩信息及方向盤轉(zhuǎn)速信息來判斷所述轉(zhuǎn)向電機是否處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。

進一步地，所述控制單元在車輛處于正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)時對所述轉(zhuǎn)向電機進行熱保護的方法為：

通過所述實時電流I及所述工作時間t得出在所述工作時間t內(nèi)的所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)熱量Q_A及所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的散熱量Q_D；

根據(jù)所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)熱量Q_A、所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的散熱量Q_D以及初始熱容積值Q_I得出所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實時熱容積值Q_t；

將所述實時熱容積值Q_t與所述熱容積閾值Q₀進行對比，當所述實時熱容積值Q_t小于所述熱容積閾值Q₀時，所述控制單元控制所述轉(zhuǎn)向電機在不超過所述第三限制電流I_LIN3的狀態(tài)下進行工作。

總上所述，本發(fā)明通過對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在不同工作狀態(tài)時信息的采集及判斷可以控制電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在不同工作狀態(tài)時的電流來間接降低轉(zhuǎn)向電機的溫度，防止因轉(zhuǎn)向系統(tǒng)溫度過高造而損壞轉(zhuǎn)向電機。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中基于電機與ECU分離式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的熱保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為基于電機與ECU分離式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的熱保護系統(tǒng)的控制策略圖。

具體實施方式

為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，詳細說明如下。

本發(fā)明提供一種基于電機與ECU分離式電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機熱保護系統(tǒng)及基于該系統(tǒng)的保護方法，該系統(tǒng)能夠?qū)^為準確及全面地對電機的溫度進行控制，防止因轉(zhuǎn)向系統(tǒng)溫度過高造而損壞轉(zhuǎn)向電機。

圖1為本發(fā)明實施例中基于電機與ECU分離式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的熱保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為基于電機與ECU分離式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的熱保護系統(tǒng)的控制策略圖。

如圖1及圖2所示，本發(fā)明提供的基于電機與ECU分離式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的熱保護系統(tǒng)包括檢測單元10及控制單元20，檢測單元10檢測車輛所處的狀態(tài)及該狀態(tài)下熱保護系統(tǒng)所需的信息，并傳遞給控制單元20；上述的車輛所述狀態(tài)及熱保護系統(tǒng)所需的信息分別為：車輛是否處于啟動狀態(tài)及車輛處于啟動狀態(tài)時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)ECU的第一溫度T₁；轉(zhuǎn)向電機30是否處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)；車輛是否處于正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)及在正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)下轉(zhuǎn)向電機30的實時電流I及轉(zhuǎn)向電機30工作的時間t。

控制單元20在車輛處于啟動狀態(tài)時，將轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)ECU的第一溫度T₁與預先存儲于控制單元20中的第一溫度閾值T₀進行比對，并在第一溫度T₁大于第一溫度閾值T₀時，控制轉(zhuǎn)向電機30在不超過第一限制電流I_LIN1的狀態(tài)下進行工作；控制單元20在轉(zhuǎn)向電機30處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時，控制轉(zhuǎn)向電機30在不超過第二限制電流I_LIN2的狀態(tài)下進行工作；控制單元20在車輛處于正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)時，通過實時電流I及轉(zhuǎn)向電機30工作時間t，得出在該時刻轉(zhuǎn)向電機30的實時熱容積值Q_t，并將該時刻的實時熱容積值Q_t與預先存儲于控制單元20的熱容積閾值Q₀進行對比，當實時熱容積值Q_t小于熱容積閾值Q₀時，控制轉(zhuǎn)向電機30在不超過第三限制電流I_LIN3的狀態(tài)下進行工作，當轉(zhuǎn)向系統(tǒng)同時滿足上述三個或任意兩個條件時，所述控制單元10控制所述轉(zhuǎn)向電機30在不超過已進行的熱保護限制中最低的限制電流的工作狀態(tài)下進行工作?？梢岳斫獾兀斳囕v的各個狀態(tài)不滿足上述條件時，轉(zhuǎn)向電機正常工作。

在本發(fā)明中，通過對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在不同工作狀態(tài)時信息的采集及判斷可以控制電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在不同工作狀態(tài)時的電流來間接降低轉(zhuǎn)向電機30的溫度，該系統(tǒng)能夠?qū)^為準確及全面地對轉(zhuǎn)向電機的溫度進行控制，防止因轉(zhuǎn)向系統(tǒng)溫度過高造而損壞轉(zhuǎn)向電機。

進一步地，當車輛處于啟動狀態(tài)時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)ECU的第一溫度T₁可以由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)ECU內(nèi)的溫度傳感器直接測得，第一溫度閾值T₀是保證ECU正常工作的限定溫度，當?shù)谝粶囟萒₁大于第一溫度閾值T₀時，控制單元20控制轉(zhuǎn)向電機30在不超過第一限制電流I_LIN1的狀態(tài)下進行工作，在本實施例中第一限制電流I_LIN1由以下公式求得：

I_LIN1＝I_MAX-k_i

其中：I_LIN1為第一限制電流；

I_MAX為轉(zhuǎn)向電機的最大電流；

k_i為第一調(diào)整值。

在本實施例中，第一調(diào)整值k_i可以隨第一溫度T₁的值進行分段設(shè)定，即某一個第一溫度值T₁的區(qū)間與一個k_i相對應(yīng)，可以理解地，第一溫度T₁的值越大，第一調(diào)整值k_i的值也越大。通過對車輛啟動狀態(tài)使轉(zhuǎn)向電機30的保護，可以防止車輛啟動狀態(tài)電流突然增大對轉(zhuǎn)向電機30造成損傷。

進一步地，控制單元20通過方向盤扭矩信息及方向盤轉(zhuǎn)速信息來判斷轉(zhuǎn)向電機30是否處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，當方向盤扭矩達到最大，且方向盤轉(zhuǎn)速為0時，表明轉(zhuǎn)向電機30進入堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，此時控制單元20控制轉(zhuǎn)向電機30在不超過第二限制電流I_LIN2的狀態(tài)下進行工作，在本實施例中，第二限制電流I_LIN2為允許電機持續(xù)在標定值的條件下運轉(zhuǎn)而不導致電機升溫的一個具體值。在本實施例中，方向盤扭矩及方向盤轉(zhuǎn)速可以通過扭矩傳感器及角度傳感器來測得。

進一步地，當車輛處于正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)時，某一時刻的實時熱容積值Q_t可以由以下公式求得：

其中，Q_I為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的初始熱容積值；

Q_A為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)熱量；

Q_D為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的散熱量；

在本實施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的初始熱容積值Q_I，該參數(shù)是一個定值，根據(jù)整車轉(zhuǎn)向熱保護調(diào)試結(jié)果確定，影響系統(tǒng)進入熱保護模型的時間?？梢岳斫獾兀跏紵崛莘e值Q_I越大，正常轉(zhuǎn)向時進入熱保護的時間越晚。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)熱量Q_A可以由公式求得(I是電機實時工作電流，t是工作時間)。散熱量Q_D可以由公式Q_D＝k_jt求得，其中t為工作時間，k_j為電機在非工作狀態(tài)下的散熱系數(shù)。

當實時熱容積值Q_t小于熱容積閾值Q₀時，控制單元20控制轉(zhuǎn)向電機30在不超過第三限制電流I_LIN3的狀態(tài)下進行工作，其中I_LIN3可由以下公式求得：

I_LIN3＝I_MAX-k_s

其中I_LIN3為第三限制電流；

I_MAX為轉(zhuǎn)向電機的最大電流；

K_s為第二調(diào)整值；

在本實施例中，第二調(diào)整值k_s可以隨實時熱容積Q_t的值進行分段設(shè)定，即某一個實時熱容積Q_t的區(qū)間與一個k_s相對應(yīng)，在本實施例中，k_s的值隨著Q_t的變大而減小。

在本發(fā)明中，熱保護系統(tǒng)在車輛運行過程中全程檢測轉(zhuǎn)向電機30是否處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)以防止轉(zhuǎn)向電機30被電流燒壞。當轉(zhuǎn)向系統(tǒng)同時滿足上述三個或任意兩個條件時，控制單元20控制轉(zhuǎn)向電機30在不超過第一至第三限制電流中較低的限制電流的狀態(tài)下進行工作。在本實施例中，第一限制電流I_LIN1、第二限制電流I_LIN2及第三限制電流I_LIN3依次增大，因此在車輛處于啟動狀態(tài)時，優(yōu)先以第一限制電流I_LIN1進行限定，在其他狀態(tài)下，優(yōu)先以第二限制電流I_LIN2進行限定。

本發(fā)明還提供了一種基于電機與ECU分離式電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電機熱保護方法，該方法通過上述的熱保護系統(tǒng)進行控制，并包括如下步驟：

通過檢測單元10檢測車輛所處的狀態(tài)及該狀態(tài)下熱保護系統(tǒng)所需的信息，并將該信息傳遞給控制單元20；其中上述的車輛所述狀態(tài)及熱保護系統(tǒng)所需的信息分別為：車輛是否處于啟動狀態(tài)及車輛處于啟動狀態(tài)時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)ECU的第一溫度T₁；轉(zhuǎn)向電機30是否處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)；車輛是否處于正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)及在正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)下轉(zhuǎn)向電機30的第一電流值I₁及轉(zhuǎn)向電機30工作的時間t；

通過控制單元20根據(jù)檢測單元10檢測的信息進行判斷，當車輛處于啟動狀態(tài)時，將轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)ECU的第一溫度T₁與預先存儲于控制單元20中的第一溫度閾值T₀進行比對，并在第一溫度T₁大于第一溫度閾值T₀時，控制轉(zhuǎn)向電機30在不超過第一限制電流I_LIN1的狀態(tài)下進行工作；當轉(zhuǎn)向電機30處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時，控制轉(zhuǎn)向電機30在不超過第二限制電流I_LIN2的狀態(tài)下進行工作；當車輛處于正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)時，通過第一電流值I₁及轉(zhuǎn)向電機30運行的時間t，得出在該時刻的實時熱容積值Q_t，并將該時刻的實時熱容積值Q_t與預先存儲于控制單元20的熱容積閾值Q₀進行對比，當實時熱容積值Q₁小于熱容積閾值Q₀時，控制轉(zhuǎn)向電機30在不超過第三限制電流I_LIN3的狀態(tài)下進行工作，當熱保護系統(tǒng)同時進行上述三個或上述三個中任意兩個限制策略時，所述控制單元10控制所述轉(zhuǎn)向電機30在不超過已進行的熱保護限制中最低的限制電流的工作狀態(tài)下進行工作。

第一限制電流I_LIN1為轉(zhuǎn)向電機30最大電流I_MAX與第一調(diào)整值k_j之差。

控制單元20通過方向盤扭矩信息及方向盤轉(zhuǎn)速信息來判斷轉(zhuǎn)向電機30是否處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。

更為具體地，在車輛處于正常轉(zhuǎn)向狀態(tài)時對所述轉(zhuǎn)向電機30進行熱保護的方法為：

通過實時電流I及工作時間t得出在工作時間t內(nèi)的發(fā)熱量Q_A及散熱量Q_D，然后根據(jù)工作時間t內(nèi)的發(fā)熱量Q_A、散熱量Q_D以及初始熱容積值Q_I得出實時熱容積值Q_t；然后將實時熱容積值Q_t與熱容積閾值Q₀進行對比，當實時熱容積值Q_t小于熱容積閾值Q₀時，控制單元20控制轉(zhuǎn)向電機30在不超過第三限制電流I_LIN3的狀態(tài)下進行工作。第三限制電流I_LIN3為轉(zhuǎn)向電機30最大電流I_MAX與第二調(diào)整值k_s之差。

總上所述，本發(fā)明通過對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在不同工作狀態(tài)時信息的采集及判斷可以控制電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在不同工作狀態(tài)時的電流來間接降低轉(zhuǎn)向電機30的溫度，該系統(tǒng)能夠?qū)^為準確及全面地對轉(zhuǎn)向電機30的溫度進行控制，防止因轉(zhuǎn)向系統(tǒng)溫度過高造而損壞轉(zhuǎn)向電機30。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。