CN108438046A - 一种车辆、磁浮离合系统、电动助力转向系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆、磁浮离合系统、电动助力转向系统及控制方法，该磁浮离合系统包括控制器、电机、蜗杆、磁浮轨道，电机的壳体和蜗杆的其中之一设置有电磁体，另一设置有电磁体或者为导磁材料制作而成。该电动助力转向系统及其控制方法包括磁浮离合系统，根据转向信号或转向信号与车速信号的组合策略，利用磁浮轨道的磁场控制电机悬浮，利用电磁体的磁场变化使电机能够快速的相对于磁浮轨道悬浮移动，从而使磁浮离合系统的电机与蜗杆相结合或相分离，以及控制电机是否启动运转、是否为车辆提供转向助力。本发明具有快速响应、阻力小、噪音小的优点。

Description

一种车辆、磁浮离合系统、电动助力转向系统及控制方法

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，特别涉及一种车辆、磁浮离合系统、电动助力转向系统及控制方法。

背景技术

电动助力转向系统，因其具有结构紧凑、节能减排、调教功能丰富等因素得到广泛应用。电动助力转向系统的英文全称是Electronic Power Steering，简称EPS，它利用电动机产生的动力协助驾车者进行动力转向。EPS一般是由转矩传感器、电子控制单元、电动机、减速器、机械转向器、以及蓄电池电源所构成。其中，转矩传感器也称为转向传感器或扭矩传感器。其主要工作原理为汽车在转向时，转矩传感器会检测到转向盘的力矩和拟转动的方向，这些信号会通过数据总线发给电子控制单元，电子控制单元会根据传动力矩、拟转的方向等数据信号，向电动机控制器发出动作指令，从而电动机就会根据具体的需要输出相应大小的转动力矩，从而产生助力转向。如果不转向，则EPS不工作，处于休眠状态等待调用。如图1所示，现有技术中的EPS的离合器一般为电磁离合器，其包括滑环1、线圈2、压板3、花键4、从动轴5、主动轮6、滚珠轴承7。其工作原理为：当电流通过滑环1进入线圈2时，主动轮6产生电磁吸力，带花键4的压板3被吸引与主动轮6压紧，电动机8的动力经过轴(图未示)、主动轮6、压板3、花键4、从动轴5传给执行机构。由于转向助力的工作范围限定在一速度区域内，所以电磁离合器一般设定一个速度范围，如当车速超过30km/h时，离合器便分离，电动机也停止工作，这时就没有转向助力的作用。当电动机停止工作时，为了不使电动机及离合器的惯性影响转向系的工作，离合器也应及时分离，以切断辅助动力。当系统中电动机等发生故障时，离合器会自动分离，这时仍可恢复手动控制转向。上述结构的电磁离合器，其缺点如下：线圈2没有电流时，带花键4的压板3由于主动轮6失去磁场而脱离分开，从而将从动轴5与电动机8的轴分离，其分离的时间较长，响应速度慢。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种车辆、磁浮离合系统、电动助力转向系统及控制方法，以使离合系统快速响应，迅速的结合或者分离。

为解决上述技术问题，本发明提供一种磁浮离合系统，包括控制器、电机和蜗杆，还包括用于使所述电机悬浮的磁浮轨道，所述电机的壳体和所述蜗杆的其中之一设置有电磁体，另一设置有电磁体或者为导磁材料制作而成，所述控制器用于控制所述电磁体的磁场变化使所述电机沿磁浮轨道向靠近或远离所述蜗杆的方向悬浮移动，以使电机与蜗杆处于相结合的状态或者处于相分离的状态。

进一步的，本发明提供的磁浮离合系统，所述电机包括极性相反的两个电机，两个电机分别设置在所述蜗杆的两侧。

进一步的，本发明提供的磁浮离合系统，所述磁浮轨道为一根或两根；当磁浮轨道为一根时，两个电机分别悬浮设置于一根磁浮轨道的两端；当磁浮轨道为两根时，每个电机分别相对于其中一根磁浮轨道悬浮设置。

进一步的，本发明提供的磁浮离合系统，还包括电磁控制模块，所述控制器通过所述电磁控制模块控制所述电磁体的磁场变化使所述电机沿磁浮轨道向靠近或远离所述蜗杆的方向悬浮移动，以使电机与蜗杆处于结合或者分离的状态。

本发明的上述技术方案提供的磁浮离合系统的有益效果如下：电机与蜗杆的结合或者分离采用了电磁技术，从而在电磁体的磁场的控制下使电机与蜗杆处于相结合状态或者处于相分离的状态，电机的移动采用了磁浮技术，利用磁场在电机的壳体产生的涡流来实现对电机的悬浮控制，在电机与蜗杆结合或者分离时，电机能够快速沿磁浮轨道向靠近或远离所述蜗杆的方向悬浮移动，具有响应周期短、阻力小、移动速度快、噪音小的优点。

为解决上述技术问题，本发明提供一种单极电机的电动助力转向系统，包括采用上述的磁浮离合系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种车辆，包括上述单极电机的电动助力转向系统。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种单极电机的电动助力转向系统的控制方法，应用于上述车辆，所述控制方法包括以下步骤：当检测到车辆的转向信号大于或等于第一设定阈值时，控制电机与蜗杆处于相结合的状态，控制器控制电机启动并运转以为车辆提供转向助力；当检测到车辆的转向信号小于所述第一设定阈值时，控制电机与蜗杆处于相分离的状态，控制器控制电机不启动或者控制电机关闭使其停止运转，不为车辆提供转向助力。

本发明的上述技术方案提供的单极电机的电动助力转向系统及其控制方法的有益效果如下：由于单极电机的电动助力转向系统及其控制方法均采用磁浮离合系统，因此，具有响应周期短、阻力小、移动速度快、噪音小的效果。另外，本发明提供的单极电机的电动助力转向系统的控制方法，采用车速信号与转向信号相结合的策略，因此具有能够为车辆精确提供转向助力的效果。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双极电机的电动助力转向系统，包括上述的磁浮离合系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种车辆，包括上述双极电机的电动助力转向系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双极电机的电动助力转向系统的控制方法，应用于上述车辆，所述控制方法包括以下步骤：当两个电机的功率相同，车辆的车速小于第一速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于第二设定阈值时，控制两个电机均与蜗杆处于相结合的状态并启动电机使其运转，以使磁浮离合系统为双电机模式为车辆提供转向助力；当车辆的车速大于或等于所述第一速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于所述第二设定阈值时，控制两个电机中的其中一个电机与蜗杆处于相结合的状态并启动电机使其运转，以使磁浮离合系统为单电机模式为车辆提供转向助力；当两个电机的功率不相同，车辆的车速小于第二速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于第三设定阈值时，控制两个电机之中功率较大的电机与蜗杆处于相结合的状态，并启动功率较大的电机使其运转，以使磁浮离合系统采用功率较大的单电机模式为车辆提供转向助力或者控制两个功率不相同的电机均与蜗杆处于相结合的状态并启动两个电机使其运转，以使磁浮离合系统为双电机模式为车辆提供转向助力；当车辆的车速大于或等于所述第二速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于所述第三设定阈值时，控制两个电机之中功率较小的电机与蜗杆处于相结合的状态，并启动功率较小的电机使其运转，以使磁浮离合系统采用功率较小的单电机模式为车辆提供转向助力。

进一步的，本发明提供的双极电机的电动助力转向系统的控制方法，所述第一速度阈值和所述第二速度阈值均为60km/h。

进一步的，本发明提供的双极电机的电动助力转向系统的控制方法，当两个电机的功率不相同时，功率较小的电机的功率为功率较大的电机的30％-75％。

进一步的，本发明提供的双极电机的电动助力转向系统的控制方法，还包括根据温度传感器检测的温度信号切换电机模式为车辆提供转向助力的步骤：当两个电机的功率相同，车辆的车速大于或等于所述第一速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于所述第二设定阈值时，当温度传感器检测的温度信号超过设定的第一温度阈值时，磁浮离合系统由单电机模式切换为双电机模式为车辆提供转向助力；当两个电机的功率不相同，车辆的车速小于所述第二速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于第三设定阈值时，温度传感器检测的温度信号超过设定的第二温度阈值时，当磁浮离合系统为功率较大的单电机模式时切换为双电机模式为车辆提供转向助力；车辆的车速大于或等于所述第二速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于所述第三设定阈值时，温度传感器检测的温度信号超过所述第二温度阈值时，磁浮离合系统由功率较小的单电机模式切换为功率较大的单电机模式或者切换为双电机模式为车辆提供转向助力。

进一步的，本发明提供的双极电机的电动助力转向系统的控制方法，还包括根据扭矩传感器检测的转向信号切换电机模式为车辆提供转向助力的步骤：

当两个电机的功率相同，扭矩传感器检测到车辆的转向信号大于或等于第四设定阈值时，磁浮离合系统由单电机模式切换为双电机模式为车辆提供转向助力；

当两个电机的功率不相同，扭矩传感器检测到车辆的转向信号大于或等于第五设定阈值时，当磁浮离合系统为功率较大的单电机模式时切换为双电机模式为车辆提供转向助力，当磁浮离合系统为功率较小的单电机模式时切换为功率较大的单电机模式或者切换为双电机模式为车辆提供转向助力；

其中，所述第四设定阈值大于所述第二设定阈值，所述第五设定阈值大于所述第三设定阈值。

进一步的，本发明提供的双极电机的电动助力转向系统的控制方法，还包括在车辆自动泊车时，磁浮离合系统采用双电机模式为车辆提供转向助力的步骤。

进一步的，本发明提供的双极电机的电动助力转向系统的控制方法，磁浮离合系统的电机与蜗杆分离的最大距离为3mm。

进一步的，本发明提供的双极电机的电动助力转向系统的控制方法，磁浮离合系统模式切换的最大时间为100ms。

本发明的上述技术方案提供的双极电机的电动助力转向系统及其控制方法的有益效果如下：由于采用磁浮离合系统，因此，具有响应周期短、阻力小、移动速度快、噪音小的效果。另外，在磁浮离合系统为单电机模式为车辆提供转向助力时，能够达到降低能耗、节约能源的效果。在磁浮离合系统为双电机模式为车辆提供转向助力时，能够给车辆转向提供足够的动力供给，以提高车辆转向的操控性能。

附图说明

图1为现有技术中电磁离合器的结构示意图；

图2-5为本发明一实施例的单磁浮离合系统的示意图；

图6-8为本发明一实施例的双磁浮离合系统的示意图；

图9为本发明一实施例的单极电机的电动助力转向系统的示意图；

图10为本发明一实施例的单极电机的电动助力转向系统的控制器的信号输入关系示意图；

图11为本发明一实施例的双极电机的电动助力转向系统的示意图；

图12为本发明一实施例的双极电机的电动助力转向系统的控制器的信号输入关系示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参考图2、图3，本实施例一提供一种磁浮离合系统100，包括控制器101、电机102和蜗杆103，用于使电机102悬浮的磁浮轨道104，所述电机102的壳体和蜗杆103的其中之一设置有电磁体105，剩余之一设置为导磁材料制作而成，控制器101电路连接有电磁体105和电机102，用于控制电磁体105的磁场变化使电机102沿磁浮轨道104向靠近或远离蜗杆103的方向悬浮移动，以使电机102与蜗杆103处于相结合的状态或者处于相分离的状态。

请参考图2，电磁体105可以设置在电机102的壳体的一端，具体可以环绕固定设置在电机102的壳体的圆周面或者部分环绕固定设置在壳体的一部分的圆周面。此时，蜗杆103为导磁材料制作的导磁蜗杆。请参考图3，电磁体105也可以设置在蜗杆103的一端，此时，电机102的壳体为导磁材料制作的导磁壳体。本实施例一中电磁体105为电磁铁，包括电磁线圈、导磁块和弹性件，导磁块可以为电机的壳体，也可以单独设置导磁块。当导磁块为电机的壳体时，具有提高电机的壳体的利用率的效果，还具有方便布置，节省空间，结构紧凑的效果。当导磁块单独设置时，具有防止电机运转时可能出现的电磁干扰的问题。

本实施例一的磁浮轨道104可以为永磁磁浮轨道或者电力磁浮轨道，磁浮轨道104产生向上的涡流悬浮力F与电机102的重力G相平衡，从而使电机102悬浮于磁浮轨道104之上。即磁浮轨道104采用了磁浮技术，其主要原理是利用电磁场在电机的壳体等金属表面产生的涡流来实现对电机的悬浮控制。

本实施例一的磁浮离合系统的控制方法如下：控制器101向电磁体105通入一电流，电磁体105通入电流后产生磁场，使得电机102与蜗杆103产生磁吸力，从而使电机102沿磁浮轨道104向靠近所述蜗杆103的方向悬浮移动，以使电机102与蜗杆103处于相结合的状态；当控制器101断开电磁体105的电流时，电磁体105的磁场消失，电磁体105依靠其弹性件产生的弹性力使电机102沿磁浮轨道104向远离所述蜗杆103的方向悬浮移动，以使电机102与蜗杆103恢复为相分离的状态。图2-图3中的双向箭头X为电机102的悬浮移动方向即沿电机102的轴向方向移动。本实施例一提供的磁浮离合系统，电机102与蜗杆103的结合或者分离采用了电磁技术，通过电磁体105的磁场的变化，使电机102沿磁浮轨道104向靠近或远离蜗杆103的方向悬浮移动，利用磁场在电机102的壳体产生的涡流来实现对电机102的悬浮控制，在电机102与蜗杆103结合或者分离时，电机102能够快速的沿磁浮轨道104向靠近或远离蜗杆103的方向悬浮移动，具有响应周期短、阻力小、移动速度快、噪音小的优点。

实施例二

本实施例二提供一种磁浮离合系统100。请参考图4，本实施例二是在实施例一的基础上改进而成，其区别在于，电机102的壳体和蜗杆103均设置有电磁体105，以替代电机102的壳体和蜗杆103之一为导磁材料制作而成的方案。

本实施例二的磁浮离合系统的控制方法如下：控制器101向电磁体105通入一电流时，两个电磁体105通入电流后产生磁场，当两个电磁体105接通电流的方向相反时，两个电磁体105产生的磁场方向相反，电机102与蜗杆103相互吸引，电机102沿磁浮轨道104向靠近所述蜗杆103的方向悬浮移动，以使电机102与蜗杆103处于相结合的状态；当两个电磁体105接通电流的方向相同时，两个电磁体105产生的磁场方向相同，电机102与蜗杆103相互排斥，电机102沿磁浮轨道向远离所述蜗杆103的方向悬浮移动，以使电机102与蜗杆103处于相分离的状态；本实施例二还具有以下优点：电机102的壳体与蜗杆103的两端均设置电磁体105，当两个电磁体105在接通相同方向的电流时，两个电磁体105的磁场相互排斥，利用磁场同性相斥的原理，使电机102与蜗杆103能够快速、稳定的分离。当两个电磁体105在接通相反方向的电流时，两个电磁体105的磁场相互吸引，利用磁场异性相吸的原理，使电机102与蜗杆103能够快速、稳定的结合。因此，本实施例二提供的磁浮离合系统，具有稳定性。

本实施例二中的电磁体105为电磁线圈，电磁线圈通入电流后产生磁场，根据通入的电流方向，产生不同磁极方向的磁场。该电磁体105的结构简单，无需设置弹性件自行恢复，也无需设置导磁块，依靠两个电磁体105产生磁场的同性相斥、异性相吸的原理实现电机102与蜗杆103的结合或者分离。当然本实施例二中的电磁体105也可以为实施例一中的电磁铁。

实施例三

本实施例三提供一种磁浮离合系统100。请参考图5，本实施例三是在实施例一或二的基础上改进而成，其区别在于，磁浮离合系统100还包括电磁控制模块106，所述控制器101通过电磁控制模块106与电磁体105连接，控制器101通过电磁控制模块106控制电磁体105的磁场变化使电机102沿磁浮轨道104向靠近或远离蜗杆103的方向悬浮移动，以使电机102与蜗杆103处于结合或者分离的状态。即电磁控制模块106用于替代控制器101控制电磁体105的电流的接通或者断开，以及控制电磁体105接通电流的方向，以控制电磁体105的磁场方向。电机102的启动及运转方向仍然由控制器101控制。

图5中仅示出了设置两个电磁体的技术方案，电磁控制模块106同样适用于在电机102的壳体和蜗杆103两者之中只有一个设置有电磁体105的技术方案中。本实施例三提供的磁浮离合系统100，电磁控制模块106具有便于操作、控制方便的优点。

实施例四

本实施例四提供一种磁浮离合系统100。请参考图6，本实施例四是在对上述实施例一、二或三的改进，其区别在于，本实施例四提供一种双磁浮离合系统，包括极性相反的两个电机，分别记作电机102和电机112，两个电机分别设置在蜗杆103的两侧。即双磁浮离合系统包括两路磁浮离合系统，包括第一路磁浮离合系统和第二路磁浮离合系统，其中，第一路磁浮离合系统包括控制器101、电机102、蜗杆103、磁浮轨道104，电机102的壳体与靠近电机102的壳体一端的蜗杆103的其中之一设置有电磁体105，剩余之一设置为电磁体105或者为导磁材料制作而成的导磁壳体或者导磁蜗杆103，控制器101分别与电磁体105和电机102连接。第二路磁浮离合系统包括控制器101、电机112、蜗杆103、磁浮轨道104、电机112的壳体与蜗杆103的其中之一设置有电磁体115，剩余之一设置为电磁体115或者为导磁材料制作而成的导磁壳体或者导磁蜗杆103，控制器101分别与电机112和电磁体115连接。本实施例四中，第一路磁浮离合系统和第二路磁浮离合系统共用同一个控制器101，磁浮轨道104为一根，电机102和电机112分别设置在磁浮轨道104的两端。磁浮轨道104为一根时，具有结构设计简单、便于拆装等效果。本实施例四提供的双磁浮离合系统，能够根据车辆行驶的路况在极短时间内切换为双电机模式或者单电机模式为车辆提供转向助力。特别是在路况恶劣的情况下，采用功率较大的单电机模式或者双电机模式为车辆提供转向助力，以提高车辆的操作性能，降低安全风险，节省能源消耗。

实施例五

本实施例五提供一种磁浮离合系统100。请参考图7，本实施例五是在实施例四的基础上改进而成，其区别在于，双磁浮离合系统的每一路磁浮离合系统由单独的控制器控制，分别记作控制器101和控制器111。

实施例六

本实施例六提供一种磁浮离合系统100，请参考图8，本实施例六是在实施例四或实施例五的基础上改进而成，其区别在于，磁浮轨道为两个，分别记作磁浮轨道104和磁浮轨道114，每个电机分别相对于其中一根磁浮轨道悬浮设置，即电机102对应悬浮设置在磁浮轨道104之上，电机112对应悬浮设置在磁浮轨道114之上。本实施例六的优点在于，每个电机分别相对于其中一根磁浮轨道悬浮设置，避免由一根磁浮轨道设置时，两个电机对磁浮轨道产生的磁浮涡流的影响，避免不稳定的情况出现。另外采用两根磁浮轨道，当两个电机的功率不相同时，控制每个电机对应的涡流，以根据不同的电机的重力匹配相应的悬浮磁场，以使每个电机的悬浮更加稳定。

实施例七

请参考图9-图10，本实施例七提供一种单极电机的电动助力转向系统，包括上述实施例一、实施例二或实施例三的磁浮离合系统100。其中控制器101可以为独立设置，也可以为发动机的电子控制单元ECU。本实施例七提供一种单极电机的电动助力转向系统，还包括扭矩传感器121和车速传感器122。

请参考图9-图10，本实施例七提供的磁浮离合系统100，还包括与蜗杆103啮合连接的蜗轮107、与蜗轮107啮合连接的减速器108、机械转向器109、电源120。

本实施例七还提供一种车辆，包括上述单极电机的电动助力转向系统。

本实施例七还提供一种单极电机的电动助力转向系统的控制方法，应用于上述车辆中，当扭矩传感器121检测到车辆的转向信号大于或等于第一设定阈值时，控制器101或者电磁控制模块106控制磁浮离合系统100的电机102与蜗杆103处于相结合的状态，控制器101控制电机102启动并运转以为车辆提供转向助力。

当扭矩传感器121检测到车辆的转向信号小于第一设定阈值时，即车辆不转向或者停止转向，控制器101或者电磁控制模块106控制磁浮离合系统100的电机102与蜗杆103处于相分离的状态，控制器101控制电机102不启动或者控制电机102关闭使其停止运转，不为车辆提供转向助力。本实施例七提供的单极电机的电动助力转向系统，由于采用磁浮离合系统，因此，具有快速、稳定的为车辆提供转向助力的效果。

本实施例七中，设置第一设定阈值为3N·m，当转向盘的扭矩传感器121检测到的转向信号大于或等于3N·m，表示车辆需要转向；当转向盘的扭矩传感器121检测到的转向信号小于3N·m，表示车辆不转向或停止转向。所述第一设定阈值还可根据需求进行设定，更加灵活方便。

进一步的，本实施例七中可以将车速分为不同的阶段，分别设置不同的第一设定阈值，通过车速传感器122检测到车速信号，以确定当前车速信号对应的车速阶段，确定该车速阶段对应的第一设定阈值，比较扭矩传感器121检测的转向信号和对应第一设定阈值，能够根据车辆的行驶速度，更精确地提供转向助力，进一步提升转向操纵性能。

实施例八

请参考图11-图12，本实施例八提供一种双极电机的电动助力转向系统，包括上述实施例四、五或六中所述的磁浮离合系统，其中两个电机的功率相同。

本实施例八还提供一种车辆，包括上述双极电机的电动助力转向系统。

本实施例八还提供一种双极电机的电动助力转向系统的控制方法，应用于上述车辆中，当车辆的车速小于第一速度阈值，扭矩传感器121检测到车辆的转向信号大于或等于第二设定阈值时，控制器101或者电磁控制模块106控制磁浮离合系统100的两个电机均与蜗杆103处于相结合的状态并启动两个电机使其运转，以使磁浮离合系统100为双电机模式为车辆提供转向助力；

当车辆的车速大于或等于所述第一速度阈值，扭矩传感器121检测到车辆的转向信号大于或等于所述第二设定阈值时，控制器101或者电磁控制模块106控制磁浮离合系统100的两个电机中的其中一个电机与蜗杆103处于相结合的状态并启动该电机使其运转，以使磁浮离合系统100为单电机模式为车辆提供转向助力。

其中，车速由车速传感器122检测并反馈给控制器101。可根据实际需要设置所述第一速度阈值，例如：50km/h、60km/h或者70km/h，本发明不作限定。

作为较佳的实施例，本实施例八提供的双极电机的电动助力转向系统，包括与蜗杆103啮合连接的蜗轮107、与蜗轮107啮合连接的减速器108、机械转向器109、电源120。

本实施例八中，在不考虑速度的前提下，还可以仅根据扭矩传感器121判定磁浮离合系统100是否切换电机模式。具体的，通过设定第四设定阈值，所述第四设定阈值大于所述第二设定阈值，当检测到的转向信号大于或等于第四设定阈值时，磁浮离合系统由单电机模式切换为双电机模式为车辆提供转向助力。

例如设定转向信号的第二设定阈值为3N·m、第四设定阈值为5N·m，当转向盘的扭矩传感器121检测到的转向信号大于3N·m时，表明车辆需要转向；当转向盘的扭矩传感器121检测到的转向信号进一步大于或等于5N·m，当磁浮离合系统100为单电机模式时切换为双电机模式为车辆提供更大的转向助力，使得转向更为快速便捷。

该方式考虑的主要因素为转向助力，在任何速度下均可以适用。且设定的关于转向信号的第二设定阈值和第四设定阈值均可以根据实际情况进行相应的设置，更加灵活方便。

本实施例八中，在车辆自动泊车时，磁浮离合系统100采用双电机模式为车辆提供转向助力，以为车辆转向提供足够的动力。

请参考图12，本实施例八提供的双极电机的电动助力转向系统及其控制方法，除了包括扭矩传感器121和车速传感器122，还包括温度传感器123。该控制方法包括根据温度传感器123检测的温度信号切换电机模式为车辆提供转向助力的步骤，当车辆的车速大于或等于所述第一速度阈值，检测到车辆的转向信号大于所述第二设定阈值，当温度传感器123检测的温度信号超过设定的第一温度阈值时，磁浮离合系统100由单电机模式切换为双电机模式为车辆提供转向助力。温度传感器123可以为热敏电阻传感器或者热电偶传感器，可以是接触式温度传感器，也可以是非接触式温度传感器。

根据温度传感器123检测的温度信号是否超过设定的第一温度阈值，控制磁浮离合系统100切换为单电机或者双电机模式为车辆提供转向助力。特别是在由单电机切换为双电机模式时，能够克服传统机械离合系统的单电机模式中由于热保护的问题而使离合系统失去效力的缺陷。而在双电机模式切换为单电机模式时，能够达到降低能耗的效果。

本实施例八提供的双极电机的电动助力转向系统及其控制方法，根据扭矩信号、车速信号、温度信号的反馈情况，对磁浮离合系统100的电机模式进行切换，从而达到快速、稳定、精准的为车辆提供转向助力的效果。在磁浮离合系统100为单电机模式为车辆提供转向助力时，能够达到降低能耗、节约能源的效果。在磁浮离合系统100为双电机模式为车辆提供转向助力时，能够给车辆转向提供足够的动力供给，以提高车辆转向的操控性能。

实施例九

本实施例九提供一种双极电机的电动助力转向系统，本实施例九是在实施例八的基础上改进而成，其区别在于，两个电机的功率不相同。例如设定功率较小的电机的功率为功率较大的电机的30％-75％。例如电机102为功率较小的电机，电机112为功率较大的电机。

本实施例九提供一种双极电机的电动助力转向系统的控制方法，包括以下步骤：

当车辆的车速小于第二速度阈值，扭矩传感器121检测到车辆的转向信号大于或等于第三设定阈值时，控制器101或者电磁控制模块106控制磁浮离合系统100两个电机之中功率较大的电机与蜗杆103处于相结合的状态，并启动功率较大的电机使其运转，以使磁浮离合系统100采用功率较大的单电机模式为车辆提供转向助力。当车辆的车速小于所述第二速度阈值，扭矩传感器121检测到车辆的转向信号大于或等于所述第三设定阈值时，控制器101或者电磁控制模块106也可以控制磁浮离合系统100的两个功率不相同的电机均与蜗杆103处于相结合的状态并启动两个电机使其运转，以使磁浮离合系统100为双电机模式为车辆提供转向助力。磁浮离合系统100切换为功率较大的单电机模式或者双电机模式是为了给车辆转向助力提供足够的动力供给，以提高车辆转向的操控性能。

当车辆的车速大于或等于所述第二速度阈值，扭矩传感器121检测到车辆的转向信号大于或等于所述第三设定阈值时，控制器101或者电磁控制模块106控制磁浮离合系统100的两个电机之中功率较小的电机与蜗杆103相结合，并启动功率较小的电机使其运转，以使磁浮离合系统100采用功率较小的单电机模式为车辆提供转向助力。磁浮离合系统100由功率较小的单电机模式为车辆提供转向助力是为了降低能耗、节约能源。

本实施例中，可根据实际需要设置所述第二速度阈值，例如：45km/h、60km/h或者75km/h，本发明不作限定。

请参考图12，为了克服传统机械离合系统由于热保护的问题而导致电动助力系统失去效力的问题，本实施例九中采用了温度传感器123。当车辆的车速小于所述第二速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于所述第三设定阈值时，当温度传感器123检测的温度信号超过设定的第二温度阈值时，当磁浮离合系统100为功率较大的单电机模式时切换为双电机模式为车辆提供转向助力；当车辆的车速大于或等于所述第二速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于所述第三设定阈值时，当温度传感器123检测的温度信号超过设定的第二温度阈值时，磁浮离合系统100由功率较小的单电机模式切换为功率较大的单电机模式或者切换为双电机模式为车辆提供转向助力。

本实施例九中，在不考虑速度的前提下，还可以仅根据扭矩传感器121检测的转向信号判定磁浮离合系统100是否切换电机模式。

具体的，通过设定第五设定阈值，所述第五设定阈值大于所述第三设定阈值，当检测到的转向信号大于或等于第五设定阈值时，当磁浮离合系统为功率较大的单电机模式时切换为双电机模式为车辆提供转向助力，当磁浮离合系统为功率较小的单电机模式时切换为功率较大的单电机模式或者切换为双电机模式为车辆提供转向助力。

例如设定转向信号的第三设定阈值为5N·m、第五设定阈值为7N·m，当转向盘的扭矩传感器121检测到的转向信号大于或等于5N·m时，表明车辆需要转向；当转向盘的扭矩传感器121检测到的转向信号进一步大于或等于7N·m，当磁浮离合系统为功率较小的单电机模式时切换为功率较大的单电机模式或者切换为双电机模式为车辆提供更大的转向助力，使得转向更为快速便捷。

设定的关于转向信号的第三设定阈值和第五设定阈值均可以根据实际情况进行相应的设置，更加灵活方便。例如设置转向信号的第三设定阈值为3N·m，第五设定阈值为5N·m等。

上述实施例中，磁浮离合系统的电机是先与蜗杆分离，然后再关闭电机，其目的有两个，第一目的是为了使电机能够与蜗杆彻底地完全脱离，防止不完全脱离时电机由于运转的惯性作用继续传输动力供给。第二目的是为了防止电机与蜗杆不完全脱离时，电机的继续传输动力供给成为转向盘转向的负载而使转向阻力增大的缺陷。上述实施例中的磁浮离合系统的电机与蜗杆分离的最大距离为3mm，一方面可以使电机能够与蜗杆彻底地完全脱离，另一方面能够缩短电机与蜗杆相结合或者相分离的行程距离。

上述实施例中，可以设定磁浮离合系统模式切换的最大时间为100ms，切换时间短，能进一步提升转向操纵性能，降低能源消耗。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种磁浮离合系统，包括控制器、电机和蜗杆，其特征在于，还包括用于使所述电机悬浮的磁浮轨道，所述电机的壳体和所述蜗杆的其中之一设置有电磁体，另一设置有电磁体或者为导磁材料制作而成，所述控制器用于控制所述电磁体的磁场变化使所述电机沿磁浮轨道向靠近或远离所述蜗杆的方向悬浮移动，以使电机与蜗杆处于相结合的状态或者处于相分离的状态。

2.如权利要求1所述的磁浮离合系统，其特征在于，所述电机包括极性相反的两个电机，两个电机分别设置在所述蜗杆的两侧。

3.如权利要求2所述的磁浮离合系统，其特征在于，所述磁浮轨道为一根或两根；当磁浮轨道为一根时，两个电机分别悬浮设置于一根磁浮轨道的两端；当磁浮轨道为两根时，每个电机分别相对于其中一根磁浮轨道悬浮设置。

4.如权利要求1或2所述的磁浮离合系统，其特征在于，还包括电磁控制模块，所述控制器通过所述电磁控制模块控制所述电磁体的磁场变化使所述电机沿磁浮轨道向靠近或远离所述蜗杆的方向悬浮移动，以使电机与蜗杆处于相结合或者相分离的状态。

5.一种单极电机的电动助力转向系统，其特征在于，包括采用如权利要求1所述的磁浮离合系统。

6.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求5所述的单极电机的电动助力转向系统。

7.一种单极电机的电动助力转向系统的控制方法，应用于权利要求6所述的车辆，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

当检测到车辆的转向信号大于或等于第一设定阈值时，控制电机与蜗杆处于相结合的状态，控制器控制电机启动并运转以为车辆提供转向助力；

当检测到车辆的转向信号小于所述第一设定阈值时，控制电机与蜗杆处于相分离的状态，控制器控制电机不启动或者控制电机关闭使其停止运转，不为车辆提供转向助力。

8.一种双极电机的电动助力转向系统，其特征在于，包括采用如权利要求2所述的磁浮离合系统。

9.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求8所述的双极电机的电动助力转向系统。

10.一种双极电机的电动助力转向系统的控制方法，应用于如权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

当两个电机的功率相同，车辆的车速小于第一速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于第二设定阈值时，控制两个电机均与蜗杆处于相结合的状态并启动电机使其运转，以使磁浮离合系统为双电机模式为车辆提供转向助力；当车辆的车速大于或等于所述第一速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于所述第二设定阈值时，控制两个电机中的其中一个电机与蜗杆处于相结合的状态并启动电机使其运转，以使磁浮离合系统为单电机模式为车辆提供转向助力；

当两个电机的功率不相同，车辆的车速小于第二速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于第三设定阈值时，控制两个电机之中功率较大的电机与蜗杆处于相结合的状态，并启动功率较大的电机使其运转，以使磁浮离合系统采用功率较大的单电机模式为车辆提供转向助力或者控制两个功率不相同的电机均与蜗杆处于相结合的状态并启动两个电机使其运转，以使磁浮离合系统为双电机模式为车辆提供转向助力；当车辆的车速大于或等于所述第二速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于所述第三设定阈值时，控制两个电机之中功率较小的电机与蜗杆处于相结合的状态，并启动功率较小的电机使其运转，以使磁浮离合系统采用功率较小的单电机模式为车辆提供转向助力。

11.如权利要求10所述的双极电机的电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，所述第一速度阈值和所述第二速度阈值均为60km/h。

12.如权利要求10所述的双极电机的电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，当两个电机的功率不相同时，功率较小的电机的功率为功率较大的电机的30％-75％。

13.如权利要求10所述的双极电机的电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，还包括根据温度传感器检测的温度信号切换电机模式为车辆提供转向助力的步骤：

当两个电机的功率相同，车辆的车速大于或等于所述第一速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于所述第二设定阈值时，当温度传感器检测的温度信号超过设定的第一温度阈值时，磁浮离合系统由单电机模式切换为双电机模式为车辆提供转向助力；

当两个电机的功率不相同，车辆的车速小于所述第二速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于所述第三设定阈值时，温度传感器检测的温度信号超过设定的第二温度阈值时，当磁浮离合系统为功率较大的单电机模式时切换为双电机模式为车辆提供转向助力；车辆的车速大于或等于所述第二速度阈值，检测到车辆的转向信号大于或等于所述第三设定阈值时，温度传感器检测的温度信号超过所述第二温度阈值时，磁浮离合系统由功率较小的单电机模式切换为功率较大的单电机模式或者切换为双电机模式为车辆提供转向助力。

14.如权利要求10所述的双极电机的电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，还包括根据扭矩传感器检测的转向信号切换电机模式为车辆提供转向助力的步骤：

当两个电机的功率相同，扭矩传感器检测到车辆的转向信号大于或等于第四设定阈值时，磁浮离合系统由单电机模式切换为双电机模式为车辆提供转向助力；

当两个电机的功率不相同，扭矩传感器检测到车辆的转向信号大于或等于第五设定阈值时，当磁浮离合系统为功率较大的单电机模式时切换为双电机模式为车辆提供转向助力，当磁浮离合系统为功率较小的单电机模式时切换为功率较大的单电机模式或者切换为双电机模式为车辆提供转向助力；

其中，所述第四设定阈值大于所述第二设定阈值，所述第五设定阈值大于所述第三设定阈值。

15.如权利要求10所述的双极电机的电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，还包括在车辆自动泊车时，磁浮离合系统采用双电机模式为车辆提供转向助力的步骤。

16.如权利要求10所述的双极电机的电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，磁浮离合系统的电机与蜗杆分离的最大距离为3mm。

17.如权利要求10所述的双极电机的电动助力转向系统的控制方法，其特征在于，磁浮离合系统模式切换的最大时间为100ms。