CN106809273A - 电动助力转向系统、控制方法及车辆 - Google Patents

电动助力转向系统、控制方法及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动助力转向系统、控制方法及车辆，电动助力转向系统，包括：转向管柱；转向器，转向器与转向管柱相连，转向器包括齿轮和齿条；至少两个助力电机，至少两个助力电机布置在转向管柱、齿轮和齿条中的至少两个上；控制器，用于根据转向所需的助力电流为至少两个助力电机分配相应的助力功率，以及控制至少两个助力电机以对应的助力功率运行。本发明的电动助力转向系统采用了多助力电机，可以根据需求对每一个助力电机分配适当的电流，从而实现电动助力更好的性能，并提升转向助力系统的使用寿命。

Description

电动助力转向系统、控制方法及车辆
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种电动助力转向系统、控制方法及车辆。
背景技术
相关技术中，齿轮齿条式电动助力转向系统的助力通常由一个助力电机提供。存在以下问题：
如果有大的助力需求，需要增大助力电机的体积，但是空间有限，导致布置困难；在整车电压不变的情况下(通常为12V)，增大功率引起电流增大而导致发热量激增，易发故障。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种电动助力转向系统。该电动助力转向系统采用了多助力电机，可以根据需求对每一个助力电机分配适当的电流，从而实现电动助力更好的性能，并提升转向助力系统的使用寿命。
本发明的另一个目的在于提供一种电动助力转向系统的控制方法。
本发明的再一个目的在于提供一种车辆。
为了实现上述目的，本发明的第一方面公开了一种电动助力转向系统，包括：转向管柱；转向器，所述转向器与所述转向管柱相连，所述转向器包括齿轮和齿条；至少两个助力电机，所述至少两个助力电机布置在所述转向管柱、齿轮和齿条中的至少两个上；控制器，用于根据转向所需的助力电流为所述至少两个助力电机分配相应的助力功率，以及控制所述至少两个助力电机以对应的助力功率运行。
根据本发明的电动助力转向系统，由于采用了多助力电机，可以根据需求对每一个助力电机分配适当的电流，从而实现电动助力更好的性能，并提升转向助力系统的使用寿命。
另外，根据本发明上述的电动助力转向系统还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述控制器还用于获取转向需求数据，并根据所述转向需求数据得到所述转向所需的助力电流，其中，所述转向需求数据包括转向扭矩信号、转角信号、车速信号和时间。
在一些示例中，所述至少两个助力电机包括第一助力电机至第三助力电机，所述第一助力电机布置在所述转向管柱上，所述第二助力电机布置在所述齿轮上，所述第三助力电机布置在所述齿条上。
在一些示例中，所述第一助力电机布置在所述转向管柱的上部、中部或者下部，所述第二助力电机布置在所述齿轮的齿轮轴上，所述第三助力电机布置在所述齿条的左半部或者右半部。
在一些示例中，所述控制器用于：在所述助力电流大于或等于第一预定电流时，控制所述第一助力电机至所述第三助力电机同时工作；在所述助力电流小于所述第一预定电流且大于第二预定电流时，控制所述第一助力电机和所述第二助力电机同时工作，并控制所述第三助力电机辅助运行，其中，所述第二预定电流小于所述第一预定电流；在所述助力电流小于或等于所述第二预定电流时，控制所述第三助力电机工作，并控制所述第一助力电机和所述第二助力电机辅助运行。
在一些示例中，所述第一预定电流小于所述电动助力转向系统可提供的最大助力电流。
本发明的第二方面公开了一种如上述任意一个实施例所述的电动助力转向系统的控制方法，包括以下步骤：根据转向所需的助力电流为所述至少两个助力电机分配相应的助力功率；控制所述至少两个助力电机以对应的助力功率运行。
根据本发明的电动助力转向系统的控制方法，由于采用了多助力电机，可以根据需求对每一个助力电机分配适当的电流，从而实现电动助力更好的性能，并提升转向助力系统的使用寿命。
另外，根据本发明上述的电动助力转向系统的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，还包括：获取转向需求数据；根据所述转向需求数据得到所述转向所需的助力电流，其中，所述转向需求数据包括转向扭矩信号、转角信号、车速信号和时间。
在一些示例中，所述至少两个助力电机包括第一助力电机至第三助力电机，所述第一助力电机布置在所述转向管柱上，所述第二助力电机布置在所述齿轮上，所述第三助力电机布置在所述齿条上，所述根据转向所需的助力电流为所述至少两个助力电机分配相应的助力功率的步骤，包括：在所述助力电流大于或等于第一预定电流时，控制所述第一助力电机至所述第三助力电机同时工作；在所述助力电流小于所述第一预定电流且大于第二预定电流时，控制所述第一助力电机和所述第二助力电机同时工作，并控制所述第三助力电机辅助运行，其中，所述第二预定电流小于所述第一预定电流；在所述助力电流小于或等于所述第二预定电流时，控制所述第三助力电机工作，并控制所述第一助力电机和所述第二助力电机辅助运行。
本发明的第三方面公开了一种车辆，包括：根据上述任意一个示例所述的电动助力转向系统。该车辆中的电动助力转向系统采用了多助力电机，可以根据需求对每一个助力电机分配适当的电流，从而实现电动助力更好的性能，并提升转向助力系统的使用寿命。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述的或附加的方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的电动助力转向系统的结构框图；
图2是根据本发明一个实施例的电动助力转向系统的第一助力电机至第三助力电机的布置示意图；
图3是根据本发明一个实施例的电动助力转向系统的工作原理示意图；
图4是根据本发明另一个实施例的电动助力转向系统的工作过程示意图；以及
图5是根据本发明一个实施例的电动助力转向系统的控制方法的流程图。
附图标记说明：
电动助力转向系统100、转向管柱110、转向器120、至少两个助力电机130、控制器140、齿轮121、齿条122、第一助力电机131、第二助力电机132、第三助力电机133。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
以下结合附图描述根据本发明实施例的电动助力转向系统、控制方法及车辆。
图1是根据本发明一个实施例的电动助力转向系统的结构框图。如图1所示，并结合图2，根据本发明一个实施例的电动助力转向系统100，包括：转向管柱110、转向器120、至少两个助力电机130和控制器140。
其中，转向器120与转向管柱110相连，转向器120包括齿轮121和齿条122。至少两个助力电机130布置在转向管柱110、齿轮121和齿条122中的至少两个上。控制器140用于根据转向所需的助力电流为至少两个助力电机130分配相应的助力功率，以及控制至少两个助力电机130以对应的助力功率运行。
作为一个具体的示例，如图2所示，至少两个助力电机130包括第一助力电机131、第二助力电机132和第三助力电机133，第一助力电机131布置在转向管柱110上，第二助力电机132布置在齿轮121上，第三助力电机133布置在齿条122上。
进一步地，第一助力电机131可以布置在转向管柱110的上部、中部或者下部，第二助力电机132可以布置在齿轮121的齿轮轴上，第三助力电机133可以布置在齿条122的左半部或者右半部。
结合图3所示，控制器140(如联合控制单元)首先获取转向需求数据，并根据转向需求数据得到转向所需的助力电流，其中，转向需求数据包括转向扭矩信号、转角信号、车速信号和时间。转向扭矩信号可以由扭矩传感器检测得到，转角信号可以由转角传感器检测得到，车速信号可以由车速传感器检测得到。
具体地说，设转向所需的助力电流为IX，转向扭矩信号为NI，转角信号为AI，车速信号为VI，时间为t。转向所需的助力电流IX为NI、AI、VI、t的函数，即IX＝f(NI，AI，VI，t)。当然，在本发明的其他示例中，也可以通过已有的方式计算出电动助力转向系统进行转向时所需的助力的功率，由于为电动助力转向系统提供的电压固定(如12V电压)，因此，可以根据功率和电压确定出转向所需的助力电流IX。
当确定出转向所需的助力电流IX之后，控制器140用于在助力电流大于或等于第一预定电流时，控制第一助力电机131至第三助力电机133同时工作；在助力电流小于第一预定电流且大于第二预定电流时，控制第一助力电机131和第二助力电机132同时工作，并控制第三助力电机133辅助运行，其中，第二预定电流小于第一预定电流；在助力电流小于或等于第二预定电流时，控制第三助力电机133工作，并控制第一助力电机131和第二助力电机132辅助运行。其中，第一预定电流小于电动助力转向系统可提供的最大助力电流。
如图4所示，控制器140(如联合控制单元)根据函数和输入信号值计算出电流IX。首先判断IX≥0.7I是否成立，如果是，则控制第一助力电机131(即电机1)、第二助力电机132(电机2)和第三助力电机133(电机3)同时工作；如果否则进一步判断0.3I＜IX＜0.7I是否成立，如果0.3I＜IX＜0.7I成立则控制电机1和电机2工作，并控制电机3辅助(即只需克服自身惯性以及与电机1和电机2同步)；如果否则再进一步判断IX≤0.3I是否成立，如果IX≤0.3I成立则控制电机1工作，电机2和电机3辅助。
在以上描述中，第一预定电流设为0.7I，第二预定电流设为0.3I，I为电动助力转向系统可提供的最大助力电流。
作为具体的应用，在电动助力转向系统的转向传动路线上分开布置2个或2个以上助力电机，单个助力电机的功率、体积都可以做的较小，从而可以灵活利用空间，实现大功率助力和较大可变范围的助力，并降低电动助力转向系统的发热量。
例如：通常的大型SUV汽车需要大功率的助力电机(即设置在齿轮轴上R-EPS的助力电机)，从而电流过大导致发热量大而存在安全隐患，而本发明的实施例可用3个小功率助力电机代替单独大功率的助力电机，从而具有体积小，可以灵活利用空间，实现大功率助力和较大可变范围的助力，并降低电动助力转向系统的发热量。
另外，如某轿车为了提高性能，原有的设在转向管柱C-EPS上的助力电机不能满足要求，则可在原有的设在转向管柱C-EPS上的助力电机的基础上在齿条上增加另外一个小型助力电机以满足要求。
根据本发明实施例的电动助力转向系统，由于采用了多助力电机，可以根据需求对每一个助力电机分配适当的电流，从而实现电动助力更好的性能，并提升转向助力系统的使用寿命。
图5是根据本发明一个实施例的电动助力转向系统的控制方法的流程图。如图5所示，根据本发明一个实施例的电动助力转向系统的控制方法，包括如下步骤：
S501：根据转向所需的助力电流为所述至少两个助力电机分配相应的助力功率；
S501：控制所述至少两个助力电机以对应的助力功率运行。
在本发明的一个实施例中，还包括：获取转向需求数据；根据所述转向需求数据得到所述转向所需的助力电流，其中，所述转向需求数据包括转向扭矩信号、转角信号、车速信号和时间。
在本发明的一个实施例中，所述至少两个助力电机包括第一助力电机至第三助力电机，所述第一助力电机布置在所述转向管柱上，所述第二助力电机布置在所述齿轮上，所述第三助力电机布置在所述齿条上，所述根据转向所需的助力电流为所述至少两个助力电机分配相应的助力功率的步骤，包括：在所述助力电流大于或等于第一预定电流时，控制所述第一助力电机至所述第三助力电机同时工作；在所述助力电流小于所述第一预定电流且大于第二预定电流时，控制所述第一助力电机和所述第二助力电机同时工作，并控制所述第三助力电机辅助运行，其中，所述第二预定电流小于所述第一预定电流；在所述助力电流小于或等于所述第二预定电流时，控制所述第三助力电机工作，并控制所述第一助力电机和所述第二助力电机辅助运行。
根据本发明实施例的电动助力转向系统的控制方法，由于采用了多助力电机，可以根据需求对每一个助力电机分配适当的电流，从而实现电动助力更好的性能，并提升转向助力系统的使用寿命。
需要说明的是，本发明实施例的电动助力转向系统的控制方法的具体实现方式与本发明实施例的电动助力转向系统的具体实现方式类似，具体请参见系统部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。
进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，包括：根据上述任意一个实施例所述的电动助力转向系统。该车辆中的电动助力转向系统采用了多助力电机，可以根据需求对每一个助力电机分配适当的电流，从而实现电动助力更好的性能，并提升转向助力系统的使用寿命。
另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电动助力转向系统，其特征在于，包括：
转向管柱；
转向器，所述转向器与所述转向管柱相连，所述转向器包括齿轮和齿条；
至少两个助力电机，所述至少两个助力电机布置在所述转向管柱、齿轮和齿条中的至少两个上；
控制器，用于根据转向所需的助力电流为所述至少两个助力电机分配相应的助力功率，以及控制所述至少两个助力电机以对应的助力功率运行。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述控制器还用于获取转向需求数据，并根据所述转向需求数据得到所述转向所需的助力电流，其中，所述转向需求数据包括转向扭矩信号、转角信号、车速信号和时间。
3.根据权利要求1或2所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述至少两个助力电机包括第一助力电机至第三助力电机，所述第一助力电机布置在所述转向管柱上，所述第二助力电机布置在所述齿轮上，所述第三助力电机布置在所述齿条上。
4.根据权利要求3所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述第一助力电机布置在所述转向管柱的上部、中部或者下部，所述第二助力电机布置在所述齿轮的齿轮轴上，所述第三助力电机布置在所述齿条的左半部或者右半部。
5.根据权利要求3所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述控制器用于：
在所述助力电流大于或等于第一预定电流时，控制所述第一助力电机至所述第三助力电机同时工作；
在所述助力电流小于所述第一预定电流且大于第二预定电流时，控制所述第一助力电机和所述第二助力电机同时工作，并控制所述第三助力电机辅助运行，其中，所述第二预定电流小于所述第一预定电流；
在所述助力电流小于或等于所述第二预定电流时，控制所述第三助力电机工作，并控制所述第一助力电机和所述第二助力电机辅助运行。
6.根据权利要求5所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述第一预定电流小于所述电动助力转向系统可提供的最大助力电流。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据转向所需的助力电流为所述至少两个助力电机分配相应的助力功率；
控制所述至少两个助力电机以对应的助力功率运行。
8.根据权利要求7所述的电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，还包括：
获取转向需求数据；
根据所述转向需求数据得到所述转向所需的助力电流，其中，所述转向需求数据包括转向扭矩信号、转角信号、车速信号和时间。
9.根据权利要求7或8所述的电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，所述至少两个助力电机包括第一助力电机至第三助力电机，所述第一助力电机布置在所述转向管柱上，所述第二助力电机布置在所述齿轮上，所述第三助力电机布置在所述齿条上，所述根据转向所需的助力电流为所述至少两个助力电机分配相应的助力功率的步骤，包括：
在所述助力电流大于或等于第一预定电流时，控制所述第一助力电机至所述第三助力电机同时工作；
在所述助力电流小于所述第一预定电流且大于第二预定电流时，控制所述第一助力电机和所述第二助力电机同时工作，并控制所述第三助力电机辅助运行，其中，所述第二预定电流小于所述第一预定电流；
在所述助力电流小于或等于所述第二预定电流时，控制所述第三助力电机工作，并控制所述第一助力电机和所述第二助力电机辅助运行。
10.一种车辆，其特征在于，包括：根据权利要求1-6任一项所述的电动助力转向系统。
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