CN107662636A

CN107662636A - 电动助力转向系统

Info

Publication number: CN107662636A
Application number: CN201710624659.8A
Authority: CN
Inventors: 黑田喜英; 铃木治雄
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2018-02-06
Anticipated expiration: 2037-07-27
Also published as: CN107662636B; JP6740777B2; US20180029635A1; JP2018016172A; US10343712B2; DE102017212929A1

Abstract

本发明公开了电动助力转向系统。在电动助力转向系统中，马达基于由开关元件利用电源的供电电压控制的AC电压来输出辅助扭矩，所述辅助扭矩用于辅助驾驶员对转向构件的转向力。电压监测器监测供电电压，并且确定器确定供电电压是否低于辅助电压。辅助电压被限定为使得马达能够输出辅助扭矩的电压。温度检测器检测每个开关元件的温度。马达控制单元确定每个开关元件的温度是否低于相应的开关元件的耐热温度。当确定供电电压低于辅助电压并且至少一个开关元件的温度低于耐热温度时，马达控制单元控制马达电流。

Description

电动助力转向系统

技术领域

本公开内容涉及电动助力转向系统。

背景技术

电动助力转向系统是公知的安装在车辆中的车载系统。这种电动助力转向系统工作以利用由马达产生的扭矩来辅助驾驶员对方向盘的转向力。例如，被称为公开的专利文件的日本专利申请公开2013-159289公开了这些电动助力转向系统的一个示例。在公开的专利文件中公开的电动助力转向系统包括由用于控制马达例如三相交流(AC)马达的驱动的三对高侧和低侧场效应晶体管(FET)组成的逆变器。

这种安装在车辆中的电动助力转向系统与其他外部部件共享用作其电源的电池。例如，如果电动助力转向系统和起动器共享用作其电源的电池，则电池两端的电压会由于内燃机的起动而迅速下降。

从这个观点出发，在公开的专利文件中公开的电动助力转向系统包括三对齐纳二极管。第一对齐纳二极管连接在第一高侧FET的栅极与源极之间，第二对齐纳二极管连接在第二高侧FET的栅极与源极之间。此外，第三对齐纳二极管连接在第三高侧FET的栅极与源极之间。

具体地，电池两端的电压的降低会导致电池两端的电压与每个高侧FET的源极电压之间的电位差。此时，每对齐纳二极管被配置成即使高侧FET中的相应的一个高侧FET的源栅电压增加也保护该相应的FET的栅极。

发明内容

最近的车辆通常包括空转减少和重启功能。安装在车辆中的空转减少和重启功能使被称为引擎的内燃机停止，同时使车辆停止。当满足引擎重启条件时，空转减少和重启功能使起动器转动引擎的曲轴，从而起动引擎。

如上所述，安装在车辆中的电动助力转向系统与起动器共享电池。使用起动器起动引擎会导致电池两端的电压降低到驱动用于辅助驾驶员对方向盘的转向的电动助力转向系统的马达所需的最小电压值以下。

这会导致马达辅助驾驶员对方向盘的转向力被停止。这会导致发生表示道路冲击被传递到方向盘的反冲的和/或出现噪声，导致车辆的驾驶员感到不舒服。

另一方面，常见的FET的栅极电压越低，FET的导通电阻越高。常见的FET的导通电阻越高，通过FET的功率损耗越高。由于FET的发热，较高的功率损耗会导致FET的温度较高。

鉴于这些情况，如果电池两端的电压降低，则在公开的专利文件中公开的电动助力转向系统利用齐纳二极管的温度作为参数来限制每个FET的占空比。虽然在公开的专利文件中公开的电动助力转向系统可以保护连接至相应的高侧FET的齐纳二极管，但是在公开的专利文件中公开的电动助力转向系统在没有提供齐纳二极管的情况下不能保护FET本身。至少一个FET中的故障会导致车辆的驾驶员感到前面提到的不舒服。

鉴于这种情况，本公开内容的第一方面旨在提供如下电动助力转向系统，其中的每个电动助力转向系统都能够解决上述问题。

具体地，本公开内容的第二方面旨在提供如下电动助力转向系统，其中的每个电动助力转向系统都能够以更简单的结构正确地辅助驾驶员对方向盘的转向力，同时即使电源两端的电压降低也能保护开关元件。

根据本公开内容的示例性方面，提供了一种电动助力转向系统。该系统包括马达，其适于基于由开关元件根据电源的供电电压控制的交流电压来输出辅助扭矩，所述辅助扭矩用于辅助驾驶员对车辆的转向构件的转向。该系统包括：电压监测器，其被配置成监测供电电压；以及确定器，其被配置成确定由电压监测器监测的供电电压是否低于辅助电压。辅助电压被限定为使得马达能够输出所述辅助扭矩的电压。该系统包括：温度检测器，其被配置成检测开关元件中的每个开关元件的温度；以及马达控制单元。马达控制单元被配置成确定开关元件中的每个开关元件的温度是否低于所述开关元件中的相应的一个开关元件的预定耐热温度。马达控制单元还被配置成在确定满足以下条件时控制基于交流电压在马达中流动的马达电流：

1.由电压监测器监测的供电电压低于辅助电压的第一条件；

2.所述开关元件中的至少一个开关元件的温度低于预定耐热温度的第二条件。

当满足第一条件和第二条件时，控制即改变马达电流，使得能够保护所述开关元件中的至少一个开关元件本身，同时继续辅助驾驶员对方向盘的转向力。因此，这能够实现以下有利效果：防止由于辅助操作停止而发生反冲和/或出现噪声，以防止使车辆驾驶员感到不舒服。

附图说明

参照附图从以下实施方式的描述中，本公开内容的其他方面将变得明显，附图中：

图1是示意性地示出根据本公开内容的优选实施方式的电动助力转向系统的结构图；

图2是示意性地示出图1所示的马达控制装置的整体电路结构的示例的电路图；

图3是示意性地示出图2所示的元件温度检测器的功能模块的框图；

图4是示意性地示出指示监测电压与导通电阻之间的关系的电压-电阻信息的曲线图；

图5是示意性地示出指示限制电流与元件温度之间的关系的电流-温度信息的曲线图；

图6是示出由马达控制装置执行的马达控制例程的流程图；

图7是示意性地示出在执行马达控制例程期间马达电流是如何随时间而变化的曲线图；

图8是示意性地示出根据优选实施方式的第一修改的元件温度检测器的功能模块的框图；以及

图9是示意性地示出根据优选实施方式的第二修改的元件温度检测器的功能模块的框图。

具体实施方式

以下参照附图描述本公开内容的优选实施方式。

以下参照图1至图9描述本公开内容的优选实施方式。

参照图1，根据优选实施方式的电动助力转向系统8安装在例如转向系统90中；转向系统90安装在车辆V中。电动助力转向系统8工作以辅助驾驶员对车辆V的方向盘91的转向操作。

转向系统90包括例如作为驾驶员操作构件的方向盘91、转向轴92、扭矩传感器94、小齿轮96、齿条和轴97、轮98、用作例如电源的电池99以及电动助力转向系统8。

转向轴92包括例如第一部分即上部92a以及第二部分即下部92b。转向轴92的第一部分92a和第二部分92b中的每一个还具有相对的第一端和第二端。

方向盘91连接至转向轴92的第一部分92a的第一端。扭矩传感器94安装到转向轴92；扭矩传感器94工作以基于驾驶员对转向轴92的转向操作测量扭矩作为转向扭矩，并且输出指示所测量的扭矩的测量信号。扭矩传感器94包括具有相对的第一端和第二端的扭杆94a。转向轴92的第一部分92a的第二端同轴连接至扭杆94a的第一端，并且扭杆94a的第二端同轴地连接至转向轴92的第二部分92b的第一端。小齿轮96安装至转向轴92的第二部分92b的第二端。

扭矩传感器94基于驾驶员对转向轴92的转向操作测量扭杆94a的扭转作为转向扭矩。

齿条和轴97包括与小齿轮96啮合的杆状齿条。齿条和轴97还包括各自具有相对的第一端和第二端的拉杆。每个拉杆的第一端耦接至杆状齿条的两端中的相应一端。轮98中之一安装到拉杆中相应之一的第二端，并且轮98中另之一也安装到拉杆中相应之一的第二端。

驾驶员转动方向盘91使得耦接至方向盘91的转向轴92转动。转向轴92的这种旋转运动(即扭矩)转变成齿条和轴97的齿条的线性运动。齿条和轴97的齿条的这种线性运动使轮98经由相应的拉杆转向(steer)。轮98中的每一个的转向角基于齿条和轴97的齿条的轴向位移来确定。

电池99具有端电压，即以伏特[V]为单位的输出直流(DC)电压。电池99的端电压将被称为供电电压。

参照图1和图2，电动助力转向系统8包括例如具有轴85的马达80、用作例如动力传输机构的减速齿轮机构89以及马达控制装置1。在图2中，从图示中省略了轴85、减速齿轮机构89和扭矩传感器94。

减速齿轮机构89包括例如耦接至马达80的轴85的第一齿轮和与第一齿轮啮合并安装到转向轴92的第二齿轮。例如，减速齿轮机构89工作以将基于马达80的轴85的转动产生的辅助扭矩传输至转向轴92，同时使马达80的转速减速，即，通过第一齿轮与第二齿轮之间的预定齿轮比使由马达80产生的辅助扭矩增加。马达80基于由电池99提供的供电电压Vb被驱动以产生辅助扭矩Ta，该辅助扭矩Ta沿着预定正向或与正向相反的预定反向转动第一齿轮。

具体地，电动助力转向系统8被配置成使得马达控制装置1使马达80基于由扭矩传感器94测量的转向扭矩和/或车辆操作情况信号来产生辅助扭矩。包括例如车辆V的速度的车辆操作情况信号表示车辆V的操作情况，并且经由车载网络(例如，未示出的控制器区域网络(CAN))从另一控制器发送。注意，使得马达80能够输出辅助扭矩Ta的电池99的供电电压Vb的值将被称为辅助电压Va[V]。辅助电压Va被预先设定为阈值。

接下来，以下参照图2描述电动助力转向系统8的电气配置的示例。

参照图1和图2，马达80被设计为例如由例如定子80a、转子80b、轴85以及未示出的磁场构件(例如，永磁体、励磁线圈等)构成的三相无刷马达。定子80a包括例如未示出的定子芯和三相线圈，即U相线圈81、V相线圈82和W相线圈83。安装有轴85的转子80b被配置成能够与轴85一起相对于定子芯旋转。三相线圈81、82和83被缠绕在例如定子芯的槽中并围绕定子芯。磁场构件安装至转子80b以产生磁场。也就是说，马达80能够基于由转子80b的磁场构件产生的磁场与由三相线圈81、82和83产生的旋转磁场之间的磁相互作用使转子80b旋转。

注意，流经相应的U相线圈81、V相线圈82和W相线圈83的电流将被称为相电流Iu、Iv和Iw。

轴85在其轴向具有相对的第一端和第二端。例如，轴85的第一端定位成面向马达控制装置1。轴85的第二端用作耦接至减速齿轮89的输出端子(参见图1)。这使得基于由转子80b和轴85组成的转子组件的旋转产生的扭矩能够经由减速齿轮89被传输至转向轴92。

如图2所示，马达控制装置1包括供电电压监测器11、电压确定器12、逆变器20、电流测量单元30、环境温度检测器50、元件温度检测器60和马达控制单元70。

供电电压监测器11连接至电池99，并且工作以监测供电电压Vb。由供电电压监测器11监测的电压将被称为监测电压Vd[V]。供电电压监测器11还工作以将监测电压Vd输出至电压确定器12和元件温度检测器60。

电压确定器12连接至供电电压监测器11，并且工作以将监测电压Vd与辅助电压Va进行比较。

具体地，电压确定器12工作以基于比较结果确定监测电压Vd是否低于辅助电压Va，其被表示为式Vd<Va。然后，电压确定器12将监测电压Vd是否低于辅助电压Va的确定结果输出至马达控制单元70。

连接至电池99的逆变器20工作以接收由电池99提供的DC电力，即DC电压，并将DC电力转换成交流(AC)电力，即交流电压。然后，逆变器20工作以向三相线圈81、82和83施加AC电力。

逆变器单元20由以桥式结构连接的六个开关元件21至26组成。开关元件21至26可以安装到公共电路板。

具体地，开关元件21和24是一对彼此串联连接的U相上臂开关和下臂开关，并且开关元件22和25是一对彼此串联连接的V相上臂开关和下臂开关。此外，开关元件23和26是一对彼此串联连接的W相上臂开关和下臂开关。

开关元件21至26例如是诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的半导体开关。优选实施方式使用MOSFET作为相应的开关元件21至26，但是可以使用诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)的其他类型的开关来代替MOSFET。也就是说，对于开关元件21至26中的每个开关元件，可以使用诸如MOSFET或IGBT的一种或更多种不同类型的开关。

如果使用MOSFET作为开关元件21至26，则MOSFET 21至26中的每一个的本征二极管可以用作反向并联连接至MOSFET 21至26中相应之一的续流二极管。其他续流二极管可以反向并联连接至相应的开关元件21至26。

也就是说，上臂开关元件21至23中的每一个的源极连接至下臂开关元件24至26中相应之一的漏极。

开关元件21至23的漏极通常连接至电池99的正极端子。

U相上臂开关21和下臂开关24之间的连接点连接至U相线圈81的第一端，V相上臂开关22和下臂开关25之间的连接点连接至V相线圈82的第一端。另外，W相上臂开关23和下臂开关26之间的连接点连接至W相线圈83的第一端。U相线圈81、V相线圈82和W相线圈83的与第一端相反的第二端连接至公共接点，即，例如星型结构的中性点。

电流测量单元30包括电流传感器元件31、32和33。

开关元件24至26的源极分别连接至相应的电流传感器元件31至33的第一端。电流传感器31至33的与其第一端相对的第二端经由公共信号接地连接至电池99的负极端子。例如，电流感测元件31至33中的每一个由分流电阻器组成。

被称为U相电流传感器元件31的电流传感器元件31工作以向元件温度检测器60和马达控制单元70输出指示流经U相线圈81的U相电流Iu的U相电流参数，例如两端的电压。

被称为V相电流传感器元件32的电流传感器元件32工作以向元件温度检测器60和马达控制单元70输出指示流经V相线圈82的V相电流Iv的V相电流参数，例如两端的电压。

被称为W相电流传感器元件33的电流传感器元件33工作以向元件温度检测器60和马达控制单元70输出指示流经W相线圈83的W相电流Iv的W相电流参数，例如两端的电压。

注意，流经相应的线圈81、82和83的U相电流Iu、V相电流Iv和W相电流Iw被称为以安培[A]为单位的马达电流Im。

环境温度检测器50包括例如热敏电阻作为温度敏感元件例如其电阻可变的陶瓷半导体的示例。环境温度检测器50工作以检测车辆V周围的环境温度。例如，环境温度检测器50测量开关元件21至26周围的大气(例如安装有开关元件21至26的电路板周围的大气)的温度作为元件环境温度Xa[℃]。然后，环境温度检测器50将元件环境温度Xa输出至元件温度检测器60。

元件温度检测器60能够检测每个开关元件21至26的温度作为元件温度Xs[℃]。

由于难以直接测量每个开关元件21至26的元件温度Xs，因此元件温度检测器60根据相应的相马达电流Im、监测电压Vd和元件温度Xs来计算每个开关元件21至26的元件温度Xs。

然后，元件温度检测器60将每个开关元件21至26的元件温度Xs输出至马达控制单元70。

特别地，如图3所示，元件温度检测器60被专门配置成计算每个开关元件21至26的元件温度Xs。

具体地，元件温度检测器60包括元件环境温度获取器61、马达电流获取器62、监测供电电压获取器63、电阻计算器64、差分温度计算器65、环境温度合计器66、损耗相关的温度计算器67和元件温度计算器68。

元件环境温度获取器61从环境温度检测器50获取每个开关元件21至26的元件环境温度Xa，并且将每个开关元件21至26的元件环境温度Xa输出至环境温度合计器66。

马达电流获取器62从电流测量单元30获取马达电流Im，并且将该马达电流Im输出至差分温度计算器65和损耗相关的温度计算器67。

监测供电电压获取器63从供电电压监测器11获取监测电压Vd，并且将该监测电压Vd输出至电阻计算器64。

注意，基于监测电压Vd处于导通状态的每个开关元件21至26两端的电阻将被称为以兆欧姆[MΩ]为单位的导通电阻R。

电阻计算器64具有作为表示监测电压Vd与导通电阻R之间的关系的函数或者表示监测电压Vd与导通电阻R之间的关系的图形数据的电压-电阻信息I1(参见图4)。然后，电阻计算器64基于电压-电阻信息I1来计算与监测电压Vd的当前值对应的导通电阻R。

例如，如图4所示，随着其值已经等于或低于预定阈值电压Vc的监测电压Vd减小，导通电阻R快速增大。每个开关元件21至26的电压-电阻信息I可以根据相应的开关元件的特性来确定。

电阻计算器64将所计算的导通电阻R输出至差分温度计算器65和损耗相关的温度计算器67。

差分温度计算器65周期性地执行计算任务，以根据相应的相马达电流Im和相应的导通电阻R来计算每个开关元件21至26的差分温度Xt。然后，差分温度计算器65将每个开关元件21至26的差分温度Xt重复地输出至环境温度合计器66。注意，差分温度计算器65当前执行的执行周期将被称为当前执行周期，所以差分温度计算器65在当前执行周期之前一个周期执行的执行周期被称为先前最后一个执行周期。

用于计算相应的开关元件的元件温度Xs的每个开关元件21至26的差分温度Xt表示相应的开关元件的温度增加或温度减小。例如，每个开关元件21至26的差分温度Xt由下面的等式[1]来表示：

Xt＝(Xt_pre+Im²×R×k1)/N [1]

其中：

被称为紧接在前的差分温度的Xt_pre表示通过紧接在前的执行周期中计算的差分温度，

Im表示相应的相马达电流，

R表示相应的开关元件的导通电阻，

单位为[℃/W]的k1表示用于将由每个开关元件21至26引起的功率损耗转换成温度变化的第一温度转换系数，

N是预定的自然数。

紧接在前的差分温度Xt_pre具有单位[℃]。如果当前执行周期是第一执行周期，则将紧接在前的差分温度Xt_pre设置为零或其附近的值。也就是说，当紧接在前的差分温度Xt_pre被设置为零值时，该值可以包含本领域技术人员能够接受的相对于零的一定量的误差。在下文中，当任何参数被设置为零时，该参数可以包含相对于零的一定量的误差。

每个开关元件21至26的第一温度转换系数k1可以根据相应的开关元件的特性和/或使用环境来确定。

环境温度合计器66将每个开关元件21至26的差分温度Xt与元件环境温度Xa合计，以计算合计的环境温度Xa_i。然后，环境温度合计器66将合计的环境温度Xa_i输出至元件温度计算器68。

注意，温度变化—将被称为损耗相关的温度变化Xw[℃]—是由于相应的开关元件的发热而由每个开关元件21至26引起的；每个开关元件21至26的发热是由其功率损耗引起的。每个开关元件21至26的功率损耗基于相应的相马达电流Im和相应的导通电阻R而产生。

损耗相关的温度计算器67周期性地执行计算任务，以根据例如以下关系式[2]周期性地计算损耗相关的温度变化Xw：

Xw＝Xw_pre+Im²×R×k2 [2]

其中：

被称为紧接在前的损耗相关的温度变化的Xw_pre表示通过紧接在前的执行周期计算的损耗相关的温度变化，

Im表示相应的相马达电流，

R表示相应的开关元件的导通电阻，

单位为[℃/W]的k2表示用于将由每个开关元件21至26引起的功率损耗转换成温度变化的第二温度转换系数，

N是预定的自然数。

每个开关元件21至26的第二温度转换系数k2可以类似于第一温度转换系数k1来确定。

损耗相关的温度计算器67将每个开关元件21至26的损耗相关的温度变化Xw输出至元件温度计算器68。

然后，元件温度计算器68将每个开关元件21至26的损耗相关的温度变化Xw与合计的环境温度Xa_i合计。这计算每个开关元件21至26的元件温度Xs。然后，元件温度计算器68将每个开关元件21至26的元件温度Xs输出至马达控制单元70。

马达控制单元70主要由微型计算机组成，所述微型计算机包括例如CPU以及包括ROM和RAM的存储单元。马达控制单元70的CPU例如可以运行存储在存储器单元中的一个或更多个程序，即程序指令，从而将各种控制任务实现为软件操作。作为另一示例，马达控制单元71的CPU可以包括特定的硬件电子电路，以将各种控制任务实现为硬件操作。

马达控制单元70被配置成：在确定以下时，基于转向扭矩Ts来计算辅助扭矩Ta：

1.监测电压Vd等于或低于辅助电压Va；

2.每个开关元件21至26的元件温度Xs低于相应的开关元件的预定耐热温度Xr[℃]。

基于所计算的辅助扭矩Ta，控制单元70控制逆变器20以控制马达电流Im，使得马达80经由减速齿轮89向转向轴92输出辅助扭矩Ta。

注意，每个开关元件21至26的耐热温度Xr表示相应的开关元件21至26的预定可用温度范围的上限或者存在相应的开关元件被热损坏的风险的温度。

另外，马达控制单元70还被配置成根据相应的开关元件21至26的元件温度Xs将每个马达电流Im限制为预定值。每个马达电流Im被限制的预定值将被称为限制电流I_lim[A]。每个马达电流Im的限制电流I_lim被设定成低于相应的马达电流Im的预定的通常可用的电流范围。

例如，马达控制单元70具有作为函数即m阶函数或表示相应的限制电流I_lim与相应的元件温度Xs之间的关系的曲线图的关于每个马达电流Im的电流-温度信息I2(参见图5)。注意，m是自然数。

例如，如图5所示，限制电流I_lim随着元件温度Xs的增加而线性减小。当元件温度Xs等于或高于预定温度Xc时，限制电流I_lim变为零。每个开关元件21至26的耐热温度Xr被设定为高于如图5所示的温度Xc。

也就是说，马达控制单元70可以基于每个马达电流Im的电流-温度信息I2来计算相应的开关元件的限制电流I_lim的值；每个马达电流Im的限制电流I_lim的值与相应的开关元件21至26的元件温度Xs关于电流-温度信息I2的预设值对应。

然后，控制单元70控制逆变器20以将每个马达电流Im限制成针对相应的马达电流确定的限制电流I_lim。

下面根据图6描述了马达控制装置1执行的马达控制例程。具体地，马达控制装置1可以每预定时段执行马达控制例程。

当开始马达控制例程的当前周期时，在步骤S101中，马达控制单元70根据存储在存储器单元中的电池状态标志的值来确定在马达控制例程的紧接在前的周期结束时供电电压Vb是否低于辅助电压Va。换言之，在步骤S101中，马达控制单元70根据存储在存储器单元中的电池状态标志的值来确定在马达控制程序例程的紧接在前的周期结束时电池99是否处于预定低电压状态，预定低电压状态被设定为低于辅助电压Va。

稍后将描述电池状态标志。

注意，当马达控制装置1第一次执行马达控制例程时，马达控制单元70确定供电电压Vb等于或高于辅助电压Va，即，电池99不处于低电压状态。

当确定在马达控制例程的紧接在前的周期结束时电池99不处于低电压状态时(步骤S101中的“否”)，马达控制例程进行至步骤S102。相比之下，当确定在马达控制例程的紧接在前的周期结束时电池99处于低电压状态时(步骤S101中的“是”)，马达控制例程进行至步骤S109。

在步骤S102中，电压确定器12从供电电压监测器11获取监测电压Vd，并且确定监测电压Vd是否低于辅助电压Va，这被表达为式Vd＜Va。

在确定监测电压Vd低于辅助电压Va时(步骤S102中的“是”)，电压确定器12将表示监测电压Vd低于辅助电压Va的确定结果输出至马达控制单元70。然后，马达控制例程进行至步骤S103。

否则，在确定监测电压Vd等于或高于辅助电压Va时(步骤S102中的“否”)，电压确定器12将表示监测电压Vd等于或高于辅助电压Va的确定结果输出至马达控制单元70。此后，马达控制装置1终止马达控制例程。

在步骤S102中的肯定确定之后，在步骤S103中，马达控制单元70确定电池99当前处于低电压状态。然后，在步骤S104中，马达控制单元70指示元件温度检测器60计算每个开关元件21至26的元件温度Xs。在步骤S104中，元件温度检测器60根据图3所示的模块61至68的功能来计算每个开关元件21至26的元件温度Xs。然后，在步骤S104中，元件温度检测器60将开关元件21至26的元件温度Xs输出至马达控制单元70。此后，马达控制例程进行至步骤S105。

在步骤S105中，马达控制单元70将每个开关元件21至26的元件温度Xs与相应的开关元件的耐热温度Xr进行比较，从而确定每个开关元件21至26的元件温度Xs是否低于相应的开关元件的耐热温度Xr。

当确定每个开关元件21至26的元件温度Xs低于耐热温度Xr时(步骤S105中的“是”)，马达控制例程进行至步骤S106。否则，当确定每个开关元件21至26的元件温度Xs等于或高于耐热温度Xr时(步骤S105中的“否”)，马达控制例程进行至步骤S108。

在步骤S106中，马达控制单元70基于每个马达电流Im的电流-温度信息I2来计算相应的开关元件的限制电流I_lim的值；每个马达电流Im的限制电流I_lim的值与相应的开关元件21至26的元件温度Xs关于电流-温度信息I2的预设值对应。此后，马达控制例程进行至步骤S107。

在步骤S107中，控制单元70控制逆变器20以将每个马达电流Im限制为针对相应的马达电流确定的限制电流I_lim。此后，马达控制例程进行至步骤S114。

否则，在步骤S105中的否定确定之后，马达控制单元70控制逆变器20以将马达电流Im设定为零，从而在步骤S108中强制地使马达80停止。此后，马达控制例程进行至步骤S114。

另一方面，在步骤S101中的肯定确定之后，在步骤S109中，电压确定器12从供电电压监测器11获取监测电压Vd。然后，在步骤S109中，电压确定器12将监测电压Vd与预定参考电压Vp进行比较，从而基于比较结果来确定监测电压Vd是否高于参考电压Vp。

注意，参考电压Vp被设定为等于或高于辅助电压Va。参考电压Vp可以通过例如实验和/或仿真来预先确定。

在确定监测电压Vd高于参考电压Vp时(步骤S109中的“是”)，电压确定器12将表示监测电压Vd高于参考电压Vp的确定结果输出至马达控制单元70。然后，马达控制例程进行至步骤S110。否则，在确定监测电压Vd等于或低于参考电压Vp时(步骤S109中的“否”)，电压确定器12将表示监测电压Vd等于或低于参考电压Vp的确定结果输出至马达控制单元70。响应于表示监测电压Vd等于或低于参考电压Vp的确定结果，当马达控制单元70已经开始下文将描述的计数操作时，马达控制单元70将稍后描述的时间Md重置为零。此后，马达控制例程进行至步骤S114。

在步骤S110中，由于步骤S109中的肯定确定，马达控制单元70开始对监测电压Vd超过参考电压Vp的时间Md进行计数。然后，在步骤S110中，马达控制单元70将所计数的时间Md与预定阈值时间Mp进行比较，以从而确定时间Md是否等于或大于阈值时间Mp。阈值时间Mp可以通过例如实验和/或仿真来预先确定。例如，阈值时间Mp被设置在从几毫秒到几十毫秒的范围内。

在确定时间Md小于或等于阈值时间Mp(步骤S110中的“否”)时，马达控制单元70执行稍后描述的步骤S114中的操作同时保持时间Md的计数操作。

否则，在确定时间Md大于阈值时间Mp(步骤S110中的“是”)时，在步骤S111中，马达控制单元70确定电池99不处于低电压状态。然后，在步骤S112中，马达控制单元70将每个开关元件21至26的元件温度Xs重置为零，从而删除指示每个开关元件21至26的元件温度Xs的信息。此后，马达控制例程进行至步骤S113。

在步骤S113中，马达控制单元70执行逆变器20的正常控制任务，其控制逆变器20将每个马达电流Im逐渐地增大到相应的正常可用电流范围内的正常电流值In，如图7所示。此后，马达控制例程进行至步骤S114。

在步骤S114中，马达控制单元70终止马达控制例程同时将表示在马达控制例程结束时电池99是否处于预定低电压状态的电池状态标志存储在存储单元中。

如上所述，虽然公布的专利文件中公开的电动助力转向系统可以保护连接至相应的高侧FET的齐纳二极管，但是在不提供齐纳二极管的情况下，公布的专利文件中公开的电动助力转向系统不能保护FET本身。FET中的至少一个FET的故障会导致车辆的驾驶员感到不舒服。

相比之下，根据优选实施方式的电动助力转向系统8被配置成根据以下来检测每个开关元件21至26的温度：

1.基于相应的开关元件的发热的损耗相关的温度变化Xs；

2.依赖于每个开关元件21至26的差分温度Xt，即，相应的开关元件的温度增加或温度减小的环境温度Xa_i。

因此，这种配置使得能够以较高的精确度检测每个开关元件21至26的温度。

另外，根据优选实施方式的电动助力转向系统8被配置成：

1.确定由供电电压监测器11监测的供电电压Vb是否等于或低于辅助电压Va；

2.确定每个开关元件21至26的检测温度是否低于针对相应的开关元件确定的耐热温度Xr；

3.当确定至少一个开关元件的检测温度低于针对相应的开关元件确定的耐热温度Xr时，将相应的马达电流Im限制为限制电流I_lim，该限制电流I_lim被设定为低于相应的马达电流Im的预定的通常可用的电流范围。

这种配置保护了至少一个开关元件本身，同时继续辅助驾驶员对方向盘91的转向力。因此，这实现了另外的有利效果，即防止由于辅助操作停止而引起反冲的发生和/或噪声的出现以防止使车辆的驾驶员感到不舒服。

修改

本公开内容不限于上述实施方式，并且可以在本公开内容的范围内可变地被修改。

根据优选实施方式的电动助力转向系统8被设计为用于基于由马达80产生的辅助扭矩来辅助转向轴92的转向的轴辅助系统。

作为修改，根据优选实施方式的电动助力转向系统8可以被设计为用于基于由马达80产生的辅助扭矩来辅助齿条和轴97的齿条的轴向位移的齿条辅助系统。作为另一个修改，根据优选实施方式的电动助力转向系统8可以被设计为用于基于由马达80产生的辅助扭矩来辅助小齿轮96的转动的齿条辅助系统。

图8中示出了根据优选实施方式的第一修改的元件温度检测器60A。元件温度检测器60A被配置成根据预定参考温度Xp—替代相应的开关元件的元件环境温度Xa—计算每个开关元件21至25的元件环境温度Xa。参考温度Xp可以通过例如实验和/或仿真来预先确定。

具体地，与图3所示的元件温度检测器60相比，元件温度检测器60A包括参考温度输出单元161、参考温度合计器166和元件温度计算器168替代相应的元件环境温度获取器61、环境温度合计器66和元件温度计算器68(参见图8)。

参考温度输出单元161将参考温度Xp输出至参考温度合计器166。

参考温度合计器166将每个开关元件21至26的差分温度Xt与参考温度Xp合计以计算合计的参考温度Xp_i。然后，参考温度合计器166将合计的参考温度Xp_i输出至元件温度计算器168。

元件温度计算器168将每个开关元件21至26的损耗相关的温度变化Xw与合计的参考温度Xp_i合计。这计算每个开关元件21至26的元件温度Xs。然后，元件温度计算器168将每个开关元件21至26的元件温度Xs输出至马达控制单元70。

这种配置使得能够从包括修改的元件温度检测器60A的马达控制装置1中除去环境温度检测器50，从而使包括修改的元件温度检测器60A的马达控制装置1小型化。

另外，图9中示出了根据优选实施方式的第二修改的元件温度检测器60B。与图3所示的元件温度检测器60的结构相比，元件温度检测器60B包括开关损耗计算器72和损耗相关的温度计算器167。

开关损耗计算器72根据马达电流、相应的开关元件21至26的导通电阻R、相应的开关元件的预定占空因数即占空比来计算每个开关元件21至26的功率损耗Ws，包括由相应的开关元件的通断开关操作引起的开关损耗和热损耗。然后，开关损耗计算器72将每个开关元件21至26的功率损耗Ws输出至损耗相关的温度计算器167。

损耗相关的温度计算器167基于每个开关元件21至26的功率损耗Ws来计算相应的开关元件的损耗相关的温度变化Xw。然后，损耗相关的温度计算器167向元件温度计算器68输出每个开关元件21至26的损耗相关的温度变化Xw。

这种配置基于相应的开关元件21至26的功率损耗Ws——包括由相应的开关元件的通断开关操作引起的开关损耗和热损耗——来计算每个开关元件21至26的损耗相关的温度变化Xw。因此，这使得能够以更高的精确度来计算每个开关元件21至26的损耗相关的温度变化Xw。

虽然本文中已经描述了本公开内容的说明性实施方式，但是本公开内容不限于本文中描述的实施方式，而是如本领域技术人员基于本公开内容所理解的，包括具有修改、省略、组合(例如，跨各个实施方式的方面)、改编和/或替代的任何实施方式和所有实施方式。权利要求中的限制应当基于权利要求中使用的语言广泛地来解释，而不限于本说明书中或在本申请的实施期间描述的示例，这些示例应当被理解为非排他性的。

Claims

1.一种电动助力转向系统，包括：

马达，适于基于由开关元件根据电源的供电电压控制的交流电压来输出辅助扭矩，所述辅助扭矩用于辅助驾驶员对车辆的转向构件的转向力；

电压监测器，被配置成监测所述供电电压；

确定器，被配置成确定由所述电压监测器监测的所述供电电压是否低于辅助电压，所述辅助电压被限定为使得所述马达能够输出所述辅助扭矩的电压；

温度检测器，被配置成检测所述开关元件中的每个开关元件的温度；以及

马达控制单元，被配置成：

确定所述开关元件中的每个开关元件的温度是否低于所述开关元件中的相应的一个开关元件的预定耐热温度；以及

在确定以下时控制基于所述交流电压在所述马达中流动的马达电流：

由所述电压监测器监测的所述供电电压低于所述辅助电压；并且

所述开关元件中的至少一个开关元件的温度低于所述预定耐热温度。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其中，

所述马达控制单元被配置成基于所述开关元件中的至少一个开关元件的温度来限制所述马达电流。

3.根据权利要求2所述的电动助力转向系统，其中，

所述马达控制单元被配置成将所述马达电流限制成随着所述开关元件中的至少一个开关元件的温度增加而减小所述马达电流。

4.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其中，

所述温度检测器被配置成根据所述马达电流来计算所述开关元件中的每个开关元件的温度。

5.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，还包括：

环境温度检测器，被配置成检测所述开关元件周围的环境温度，

其中，所述温度检测器被配置成根据所述开关元件周围的环境温度和所述开关元件中的相应的一个开关元件的预定参考温度中之一来计算所述开关元件中的每个开关元件的温度，所述开关元件中的每个开关元件的预定参考温度被设定成低于所述开关元件中的相应的一个开关元件的预定耐热温度。

6.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其中，

所述温度检测器被配置成根据由所述电压监测器监测的所述供电电压来计算所述开关元件的电阻。

7.根据权利要求6所述的电动助力转向系统，其中，

所述温度检测器被配置成：

获取所述开关元件周围的环境温度；

根据所述马达电流和所述开关元件中的相应的一个开关元件的电阻来计算所述开关元件中的每个开关元件的差分温度，所述开关元件中的每个开关元件的差分温度表示相应的开关元件的温度增加或温度减小；

计算所述开关元件中的每个开关元件的损耗相关的温度变化，所述开关元件中的每个开关元件的损耗相关的温度变化是由于所述开关元件中的相应的一个开关元件的发热由所述开关元件中的所述相应的一个开关元件引起的，所述开关元件中的每个开关元件的发热是由于其功率损耗；

将所述开关元件中的每个开关元件的差分温度与所述元件环境温度合计，以计算合计的环境温度；以及

将所述开关元件中的每个开关元件的损耗相关的温度变化与所述合计的环境温度合计，从而计算所述开关元件中的相应的一个开关元件的元件温度。