CN111791948B - 车辆转向器总成的热平衡控制方法、系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆转向器总成的热平衡控制方法及系统，所述方法包括：检测车辆转向器总成的控制参数，所述控制参数包括齿轮总成与齿条总成连接位置的第一温度参数T1、齿条总成与车辆转向器总成的控制电机连接位置的第二温度参数T2、车辆的行驶里程参数中的一者或多者；本发明通过电加热保证转向系统在合理的温度条件下，零部件达到最优性能。

Description

车辆转向器总成的热平衡控制方法、系统及汽车

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体地，涉及一种车辆转向器总成的热平衡控制方法、一种车辆转向器总成的热平衡控制系统和一种汽车。

背景技术

众所周知，汽车的使用环境温度差异较大：车辆在低温环境下使用时，容易引起转向系统摩擦力增大，从而车辆的转向系统容易出现低温异响、小角度回正性能差、中心感模糊等性能问题；车辆在温度较高环境下使用时，车辆的转向系统容易出现电控单元、电机过热，引起助力降级，严重会出现无助力等现象。现有技术中，车辆转向系统中的转向器总成在温度变化时，由于无法主动进行温度调控，导致车辆转向系统的性能降低，严重的影响行车安全。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种车辆齿条助力式转向器总成的热平衡控制方法、系统及一种汽车，以至少解决上述的转向器总成无法主动进行温度调控的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种车辆转向器总成的热平衡控制系统，包括：

第一温度传感器，用于检测齿轮总成与齿条总成连接位置的第一温度参数T1；

第二温度传感器，用于检测齿条总成与车辆转向器总成的控制电机连接位置的第二温度参数T2；

车辆里程检测器，用于采集车辆的行驶里程参数；

电子控制单元，用于根据所述第一温度参数T1和/或所述第二温度参数T2和/或所述车辆的行驶里程参数控制车辆转向器总成中的加热件的启停，所述加热件用于齿条总成的壳体内部加热。

优选的，所述加热件包括：

第一加热片，用于加热第一区域，所述第一区域位于所述齿条总成和所述齿轮总成啮合处对应的所述车辆转向器总成的壳体上；

第二加热片，用于加热第二区域，所述加热第二区域位于齿轮总成和所述控制电机之间的对应的所述车辆转向器总成的壳体上；

第三加热片，用于加热第三区域，所述第三区域位于齿条总成和所述控制电机啮合处对应的所述车辆转向器总成的壳体上。

优选的，所述电子控制单元用于根据所述车辆的行驶里程参数处于的不同阈值区间以及所述第一温度参数T1和/或所述第二温度参数T2处于的不同阈值区间，来控制所述车辆转向器总成中的加热件的启停。

优选的，所述车辆转向器总成的热平衡控制系统还包括：

第三温度传感器，用于检测所述齿轮总成与所述控制电机之间的对应的所述车辆转向器总成的壳体上的第三温度参数T3；

所述电子控制单元还用于在所述第三温度参数T3超过温度阈值和/或所述车辆的行驶里程参数超过里程阈值的情况下，调整所述控制电机的温度。

优选的，所述系统还包括散热装置，用于对所述控制器电机进行散热降温；所述电子控制单元通过控制所述控制电机的转速和/或所述控制电机的散热装置的机械功率来调整所述控制电机的温度。

优选的，所述散热装置包括风扇和风扇电机，所述风扇电机用于驱动所述风扇。

进一步的，还提供一种汽车，所述汽车包括上述的车辆转向器总成的热平衡控制系统。

进一步的，还提供一种车辆转向器总成的热平衡控制方法，所述热平衡控制方法包括以下步骤：

检测车辆转向器总成的控制参数，所述控制参数包括齿轮总成与齿条总成连接位置的第一温度参数T1、齿条总成与控制电机连接位置的第二温度参数T2、车辆的行驶里程参数中的一者或多者；

根据所述控制参数控制所述车辆转向器总成中的加热件的启停，所述加热件用于齿条总成的壳体内部加热。

优选的，所述根据所述控制参数控制所述车辆转向器总成中的加热件的启停，包括：

根据所述车辆的行驶里程参数处于的不同阈值区间以及所述第一温度参数T1和/或所述第二温度参数T2处于的不同阈值区间，来控制所述车辆转向器总成中的加热件的启停。

优选的，所述的热平衡控制方法还包括：检测第三温度参数T3，所述第三温度参数T3为所述齿轮总成与所述控制电机之间的对应的所述车辆转向器总成的壳体上的温度参数，所述控制电机用于驱动车辆转向器总成进行助力转动；在确定所述第三温度参数T3超过温度阈值和/或所述车辆的行驶里程参数超过里程阈值的情况下，调整所述控制电机的温度。

优选的，所述调整所述控制电机的温度，包括：控制所述控制电机的转速和/或所述控制电机的散热装置的机械功率来调整所述控制电机的温度，所述散热装置用于对所述控制电机进行散热降温。

本发明采用热平衡原理，在车辆转向器总成的基础上对车辆转向器总成的温度参数进行实时监控，并加入车辆的里程参数，通过对加热件的启停控制，保证转向系统中的车辆转向器总成在合理的温度条件下工作，使得车辆转向器总成中的零部件达到最优性能，保证安全行驶。

本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：

图1是本发明实施方式中的车辆齿条助力式转向器总成的热平衡控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施方式中的车辆齿条助力式转向器总成的热平衡控制系统的系统框图。

附图标记说明

1电子控制单元 2控制电机

3风扇 4风扇电机

5齿条总成 6齿轮总成

7第二温度传感器 8第三温度传感器

9第一温度传感器 10第一加热片

11第二加热片 12第三加热片

13汽车里程检测器

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，本申请的实施例中，车辆的转向系统优选为齿条助力转向系统(Rack-Electric Power Steering System，R-EPS)，齿条助力转向系统中的车辆转向器总成优选为车辆齿条助力式转向器总成，车辆齿条助力式转向器总成包括齿条总成5和齿轮总成6，齿条总成5和齿轮总成6具体配合关系如专利号为CN201320778646.3的一种汽车齿条助力式电动转向助力系统中所述的配合关系。

如图2所示，本发明提供一种车辆转向器总成的热平衡控制系统，包括：

温度传感器、加热件、车辆里程检测器13和电子控制单元1；

所述温度传感器包括第一温度传感器9和第二温度传感器7；第二温度传感器7检测齿条总成5与车辆转向器总成的控制电机2连接位置的第二温度参数T2；第一温度传感器9用于检测齿轮总成6与齿条总成5连接位置的第一温度参数T1；可选的，第二温度传感器7具体设置在齿条总成5与控制电机2啮合处对应的车辆转向器总成的壳体上，第一温度参数T1反映齿条总成5和控制电机2的啮合处的工作温度；第一温度传感器9具体设置在齿条总成5和齿轮总成6啮合处对应的车辆转向器总成的壳体上，第二温度参数T2反映齿条总成5和齿轮总成6啮合处的工作温度。

所述车辆里程检测器13用于采集车辆的行驶里程参数；

所述电子控制单元1用于根据所述第一温度参数T1和/或所述第二温度参数T2和/或所述车辆的行驶里程参数控制车辆转向器总成中的加热件的启停，所述加热件用于齿条总成5的壳体内部加热；

所述车辆里程检测器13用于采集车辆的行驶里程参数；具体的，车辆里程检测器13选用现有常用测量汽车里程的器件实现采集车辆的行驶里程参数，也可以与车辆的控制系统通信，直接在车辆的行驶数据中直接调用车辆的行驶里程参数。

所述电子控制单元1用于根据所述第一温度参数T1和/或所述第二温度参数T2和/或所述车辆的行驶里程参数控制车辆转向器总成中的加热件的启停，所述加热件用于齿条总成5的壳体内部加热。具体的，所述加热件包括第一加热片10、第二加热片11和第三加热片12；所述第一加热片10用于加热第一区域，所述第一区域位于齿条总成5和齿轮总成6啮合处对应的车辆转向器总成的壳体上；所述第二加热片11用于加热第二区域，所述加热第二区域位于齿轮总成6和控制电机2之间对应的车辆转向器总成的壳体上；所述第三加热片12，用于加热第三区域，所述第三区域位于齿条总成5和控制电机2啮合处对应的车辆转向器总成的壳体上；所述控制电机2用于驱动车辆转向器总成进行助力转动。所述预设区域根据有限次实验得到或者工程师的经验进行设定；通过设置第一区域、第二区域和第三区域，这样设计可以分区域对车辆转向器总成进行有效的加热，加热效果更佳，控制更精准，有利于提升车辆转向器总成的工作性能。

优选的，所述电子控制单元1具体用于，根据所述车辆的行驶里程参数处于的不同阈值区间以及所述第一温度参数T1和/或所述第二温度参数T2处于的不同阈值区间，来控制所述车辆转向器总成中的加热件的启停。

进一步的，所述车辆转向器总成的热平衡控制系统，还包括：

第三温度传感器8，用于检测所述齿轮总成6与所述控制电机2之间的对应的所述车辆转向器总成的壳体上的第三温度参数T3；

所述电子控制单元1还用于在所述第三温度参数T3超过温度阈值和/或所述车辆的行驶里程参数超过里程阈值的情况下，调整所述控制电机2的温度。

进一步的，所述车辆转向器总成的热平衡控制系统，还包括：

散热装置，用于对所述控制器电机2进行散热降温；散热装置设置在控制电机2的相对位置，用于给所述控制电机2进行降温；散热装置包括风扇3和风扇电机4，风扇电机4用于驱动风扇3。风扇3和风扇电机4优选固定于汽车底盘上。

所述电子控制单元1通过控制所述控制电机2的转速和/或所述散热装置的输出功率来调整所述控制电机2的温度。

本实施例还提供一种车辆转向器总成的热平衡控制方法来实现车辆转向器总成的工作温度调节，车辆转向器总成优选使用齿条助力式转向器总成。

所述热平衡控制方法包括以下步骤：

检测车辆转向器总成的控制参数，所述控制参数包括齿轮总成6与齿条总成5连接位置的第一温度参数T1、齿条总成5与车辆转向器总成的控制电机2连接位置的第二温度参数T2、车辆的行驶里程参数中的一者或多者；

根据所述控制参数控制所述车辆转向器总成中的加热件的启停，所述加热件用于齿条总成5的壳体内部加热。

所述根据所述控制参数控制所述车辆转向器总成中的加热件的启停，包括：

根据所述车辆的行驶里程参数处于的不同阈值区间以及所述第一温度参数T1和/或所述第二温度参数T2处于的不同阈值区间，来控制所述车辆转向器总成中的加热件的启停。

所述热平衡控制方法，还包括：检测第三温度参数T3，第三温度参数T3为所述齿轮总成6与所述控制电机2之间的对应的所述车辆转向器总成的壳体上的温度参数；

在确定所述第三温度参数T3超过温度阈值和/或所述车辆的行驶里程参数超过里程阈值的情况下，调整所述控制电机2的温度。

进一步的，所述调整所述控制电机2的温度，包括：

控制所述控制电机2的转速和/或散热装置的输出功率来调整所述控制电机2的温度。本实施例的方案选择对控制电机2进行降温，有效的降低齿条助力式转向器总成的工作温度。具体的，本实施例的方案，将齿条助力式转向器总成的升温区域和降温区域进行分别控制，提高了齿条助力式转向器总成工作环境温度的控制效率，从而提高了车辆的行车安全性能。

车辆处于启动状态时，车辆转向器总成的热平衡控制方法的具体控制过程如下：

当第一温度参数T1和第二温度参数T2的数值≤0℃时，电子控制单元1控制启动第一加热片10、第二加热片11和第三加热片12对齿条总成5的壳体内部加热，当第一温度传感器9检测到第一温度参数T1≥15℃时，电子控制单元1控制第一加热片10停止加热，当第二温度传感器7检测到第二温度参数T2≥20℃时，电子控制单元1控制第三加热片12停止加热，当第二温度传感器7采集第二温度参数T2和第一温度传感器9采集齿轮的第一温度参数T1同时达到25℃时，电子控制单元1控制第二加热片11停止加热。

当车辆里程检测器13检测到车辆的行驶里程参数≥20000公里，第一温度参数T1和/或第二温度参数T2的数值≤0℃时，电子控制单元1控制启动第一加热片10、第二加热片11和第三加热片12对齿条总成5的壳体内部加热，当第一温度传感器9检测到第一温度参数T1≥18℃时，电子控制单元1控制第一加热片10停止加热，当第二温度传感器7检测到第二温度参数T2≥22℃时，电子控制单元1控制第三加热片12停止加热，当第二温度传感器7采集第二温度参数T2和第一温度传感器9采集齿轮的第一温度参数T1同时达到25℃时，电子控制单元1控制第二加热片11停止加热。

当车辆里程检测器13检测到车辆的行驶里程参数≥50000公里，第一温度参数T1和/或第二温度参数T2的数值≤0℃时，电子控制单元1控制启动第一加热片10、第二加热片11和第三加热片12对齿条总成5的壳体内部加热，第一温度传感器9检测到第一温度参数T1≥20℃时，电子控制单元1控制第一加热片10停止加热，当第二温度传感器7检测到第二温度参数T2≥23℃时，电子控制单元1控制第三加热片12停止加热，第二温度传感器7采集第二温度参数T2和第一温度传感器9采集齿轮的第一温度参数T1同时达到25℃时，电子控制单元1控制第二加热片11停止加热。

当车辆里程检测器13检测到车辆的行驶里程参数≥100000公里，第一温度参数T1和/或第二温度参数T2的数值≤0℃时，电子控制单元1控制启动第一加热片10、第二加热片11和第三加热片12对齿条总成5的壳体内部加热，当第二温度传感器7采集第二温度参数T2和第一温度传感器9采集齿轮的第一温度参数T1同时达到25℃时，电子控制单元1控制第二加热片11停止加热。

进一步的，为了保证所述的控制电机2的工作温度处于合适区间(所述控制电机2为车辆转向总成中最容易发热的部件，通过降低所述控制电机2的温度来满足整个车辆转向总成的工作温度)，所述第三温度传感器8，具体检测所述齿轮总成6与所述控制电机2之间的对应的所述车辆转向器总成的壳体上的第三温度参数T3；当第三温度传感器8检测到第三温度参数T3≥60℃时，风扇电机4驱动风扇3转动降温，控制风扇3的转速在第一预设时间(例如60秒)内提升到预设转速n；检测到第三温度参数T3在80℃～100℃时，控制风扇3的转速在第二预设时间内匀速提升50％；当检测到第三温度参数T3≥100℃时，控制风扇3的转速在第三预设时间内提升50％；所述第一预设时间、第二预设时间和第三预设时间可以设置为相同或者不同。

当车辆里程检测器13检测到车辆的行驶里程参数≥50000公里，当第三温度传感器8检测到第三温度参数T3≥55℃时，风扇电机4驱动风扇3转动以进行散热降温，控制风扇3的转速在第一预设时间(例如60秒)内提升到预设转速n1，检测到第三温度参数T3在80℃～100℃时，控制风扇3的转速在第二预设时间内匀速提升50％；当检测到第三温度参数T3≥100℃时，控制风扇3的转速在第三预设时间内提升60％；所述第一预设时间、第二预设时间和第三预设时间可以设置为相同或者不同。

本发明是在现有齿条助力转向系统基础上增加热平衡控制逻辑，储存在R-EPS的电子控制单元1(电子控制单元1例如集成在ECU控制器中)通过控制热平衡电机风扇3的转速、开启时间，加热件的工作时序逻辑及启停时间，来调节转向系统温度，从而使转向系统的温度达到最优的性能参数，增加转向系统零部件可靠性。同时能解决在特殊环境、特殊工况下长时间打转向，导致电机或者控制器烧坏的问题，提高了EPS系统的使用寿命，进而保证EPS系统的可靠性和稳定性。

通过控制策略提升车辆转向器总成在低温环境下的转向性能。同时为提高齿条助力电机利用率，在齿条助力式转向器总成增加小功率温控风扇，降低齿条助力式转向器总成及助力电机的温度。热平衡系统ECU集成在EPS控制器中，协调工作，根据车速信号、扭矩信号、热敏传感器信号综合计算，EPS控制器提供热平衡策略，提升转向性能、电机功率利用率及适应转向条件恶劣的工况。

进一步，本实施例还提供一种汽车，包括如上所述的车辆转向器总成的热平衡控制装置。通过路试验证转向系统零部件随行驶里程的增加转向性能会产生变化，本策略对热平衡参数进行适应性调整，补偿因部件磨损引起的性能标号，考虑到部件的更换及维修，系统增加零部件里程修正参数，调整部件更换带来的误差，整车维修更换转向系统零部件时，通过EPS系统重新标定调整策略，更换部件实际作用里程清零，提升整车驾驶性及舒适性。

以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (10)

1.一种车辆转向器总成的热平衡控制系统，其特征在于，包括：

第一温度传感器（9），用于检测齿轮总成（6）与齿条总成（5）连接位置的第一温度参数T1；

第二温度传感器（7），用于检测齿条总成（5）与车辆转向器总成的控制电机（2）连接位置的第二温度参数T2；

车辆里程检测器（13），用于采集车辆的行驶里程参数；

电子控制单元（1），用于根据所述第一温度参数T1和/或所述第二温度参数T2控制车辆转向器总成中的加热件的启停；或者，

用于根据所述第一温度参数T1和所述第二温度参数T2中的至少一者和所述车辆的行驶里程参数控制车辆转向器总成中的加热件的启停；

所述加热件用于齿条总成（5）的壳体内部加热。

2.根据权利要求1所述的热平衡控制系统，其特征在于，所述加热件包括：

第一加热片（10），设置于第一区域，所述第一区域位于所述齿条总成（5）与所述齿轮总成（6）啮合处对应的所述车辆转向器总成的壳体上；

第二加热片（11），设置于第二区域，所述第二区域位于所述齿轮总成（6）与所述控制电机（2）之间的对应的所述车辆转向器总成的壳体上；

第三加热片（12），设置于第三区域，所述第三区域位于所述齿条总成（5）与所述控制电机（2）的啮合处对应的所述车辆转向器总成的壳体上。

3.根据权利要求1所述的热平衡控制系统，其特征在于，所述电子控制单元（1）用于根据所述车辆的行驶里程参数处于的不同阈值区间以及所述第一温度参数T1和/或所述第二温度参数T2处于的不同阈值区间，来控制所述车辆转向器总成中的加热件的启停。

4.根据权利要求3所述的热平衡控制系统，其特征在于，还包括：

第三温度传感器（8），用于检测所述齿轮总成（6）与所述控制电机（2）之间的对应的所述车辆转向器总成的壳体上的第三温度参数T3；

所述电子控制单元（1）还用于在所述第三温度参数T3超过温度阈值和/或所述车辆的行驶里程参数超过里程阈值的情况下调整所述控制电机（2）的温度。

5.根据权利要求4所述的热平衡控制系统，其特征在于，还包括：

散热装置，用于对所述控制电机（2）进行散热降温；

所述电子控制单元（1）通过控制所述控制电机（2）的转速和/或所述散热装置的机械功率来调整所述控制电机（2）的温度。

6.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项权利要求所述的车辆转向器总成的热平衡控制系统。

7.一种车辆转向器总成的热平衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测车辆转向器总成的控制参数，所述控制参数包括齿轮总成（6）与齿条总成（5）连接位置的第一温度参数T1、齿条总成（5）与车辆转向器总成的控制电机（2）连接位置的第二温度参数T2、车辆的行驶里程参数中的一者或多者；

根据所述第一温度参数T1和/或所述第二温度参数T2控制车辆转向器总成中的加热件的启停；或者，

根据所述第一温度参数T1和所述第二温度参数T2中的至少一者和所述车辆的行驶里程参数控制车辆转向器总成中的加热件的启停；

所述加热件用于齿条总成（5）的壳体内部加热。

8.根据权利要求7所述的热平衡控制方法，其特征在于，所述根据所述控制参数控制所述车辆转向器总成中的加热件的启停，包括：

根据所述车辆的行驶里程参数处于的不同阈值区间以及所述第一温度参数T1和/或所述第二温度参数T2处于的不同阈值区间，来控制所述车辆转向器总成中的加热件的启停。

9.根据权利要求8所述的热平衡控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

检测第三温度参数T3，所述第三温度参数T3为所述齿轮总成（6）与所述控制电机（2）之间的对应的所述车辆转向器总成的壳体上的温度参数，所述控制电机（2）用于驱动车辆转向器总成进行助力转动；

在确定所述第三温度参数T3超过温度阈值和/或所述车辆的行驶里程参数超过里程阈值的情况下，调整所述控制电机（2）的温度。

10.根据权利要求9所述的热平衡控制方法，其特征在于，所述调整所述控制电机（2）的温度，包括：

控制所述控制电机（2）的转速和/或所述控制电机（2）的散热装置的输出功率来调整所述控制电机（2）的温度，所述散热装置用于对所述控制电机（2）进行散热降温。

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