CN117232699A - 一种涡轮打滑扭矩检测及无差别适配的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涡轮打滑检测技术领域，具体地说是一种涡轮打滑扭矩检测及无差别适配的方法，包括如下步骤：步骤1，产线设备检测涡轮的打滑扭矩T_s，如Ts<T₁或T_s>T₂时，则产品为不合格件，如T₁≤T_s≤T₂时，则继续进行步骤2；步骤2，产线设备储存T_s数值，并将T_s数值写入ECU；步骤3，通过传感器获得电机转子角度信号；步骤4，ECU计算涡轮扭矩T_w；步骤5，ECU调用T_s数值，并比较涡轮扭矩T_w与T_s数值的大小。本发明同现有技术相比，可以有效的实现涡轮打滑扭矩的监控，并能通过将产线设备检测的打滑扭矩写入ECU的方式，可以实现对所有产品差异化检测适配；可以有效避免输出转角和转速大量失效，尽可能的提高转向系统的可用性、准确性和稳定性。

Description

一种涡轮打滑扭矩检测及无差别适配的方法

技术领域

本发明涉及涡轮打滑检测技术领域，具体地说是一种涡轮打滑扭矩检测及无差别适配的方法。

背景技术

当前汽车转向系统为了追求轻便性和舒适性，一般都会使用电动助力转向系统，尤其是家用车领域。针对电动助力转向系统，会使用到电机作为动力源，以减轻驾驶员转向时的手力矩；电机作为动力源进行辅助转向时，会利用到减速机构，以实现降低转速增加扭矩的特性，以最大限度的利用电机的扭矩输出。减速机构通常由涡轮蜗杆组成。

针对涡轮蜗杆减速机构，受限于材料和汽车安装空间的限制，导致其在承受较大扭矩时，存在损坏的风险。当减速机构出现损坏时，会导致助力传递路径中断，甚至卡滞，进而给驾驶员带来无法转向的风险；所以当前存在一类产品使用的是分体式涡轮设计。

当扭矩在合理范围时候，分体式涡轮由于摩擦力的存在，会通过静摩擦力传递扭矩，保证转向的扭矩输出；当遇到冲击或瞬间撞击，出现较大扭矩传递到涡轮端时，由于分体式设计，涡轮会克服静摩擦力，转变为滑动摩擦，即涡轮出现打滑，以保证涡轮不被损坏。

当前结构的设计可以通过涡轮打滑保证机械结构不被损坏，但是涡轮出现打滑的同时，电机就会出现空转。针对角度信号要求较高的系统，比如转向系统，需要通过机械传动比和电机转角，实时计算输出端的角度信号。但是由于打滑的存在，会导致角度信号的同步性异常。而且由于每个零部件的加工都存在公差范围，受加工精度和装配的影响，分体式涡轮的打滑扭矩设计通常是一个范围：T₁Nm-T₂Nm，扭矩在此范围内的都可以视为合格产品，但是软件监控打滑时却不能做到对每个样件进行无差别适配。

因此，需要设计一种涡轮打滑扭矩检测及无差别适配的方法，解决对涡轮扭矩的监控，提前精准预判每一个涡轮产品打滑的风险。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种涡轮打滑扭矩检测及无差别适配的方法，解决对涡轮扭矩的监控，提前精准预判每一个涡轮产品打滑的风险。

为了达到上述目的，本发明提供了一种涡轮打滑扭矩检测及无差别适配的方法，包括如下步骤：步骤1，产线设备检测涡轮的打滑扭矩T_s，如Ts<T₁或T_s>T₂时，则产品为不合格件，如T₁≤T_s≤T₂时，则继续进行步骤2；步骤2，产线设备储存T_s数值，并将T_s数值写入ECU；步骤3，通过传感器获得电机转子角度信号；步骤4，ECU计算涡轮扭矩T_w=(ω×d(n)/dt+T_m×φ)×η，涡轮转角θ=α/η，ω为电机转子及其附属零部件的转动惯量，n为电机转速，T_m为电机扭矩，φ为传动效率，η为涡轮蜗杆的传动比，α为电机转子角度；步骤5，ECU调用T_s数值，并比较涡轮扭矩T_w与T_s数值的大小，如T_w≥T_s，则判断涡轮打滑，报出响应故障，并将涡轮转角θ置为无效，如T_w＜T_s，则判断系统工作正常。

所述的T₁为涡轮打滑扭矩设计下限值，T₂为涡轮打滑扭矩设计上限值。

所述的系统工作正常时，涡轮转角θ与电机转子角度α同步。

所述的涡轮打滑时，涡轮转角θ与电机转子角度α产生错位。

所述的涡轮打滑时，还将涡轮转速γ置为无效。

本发明同现有技术相比，可以有效的实现涡轮打滑扭矩的监控，并能通过将产线设备检测的打滑扭矩写入ECU的方式，可以实现对所有产品差异化检测适配；可以有效避免输出转角和转速大量失效，尽可能的提高转向系统的可用性、准确性和稳定性。

附图说明

图1为本发明的流程图一。

图2为本发明的流程图二。

图3为本发明实施例中，数据采样精度是15ms的验证数据图。

实施方式

现结合附图对本发明做进一步描述。

参见图1、图2，本发明是一种涡轮打滑扭矩检测及无差别适配的方法，包括如下步骤：

步骤1，产线设备检测涡轮的打滑扭矩T_s，如Ts<T₁或T_s>T₂时，则产品为不合格件，如T₁≤T_s≤T₂时，则继续进行步骤2。其中，T₁为涡轮打滑扭矩设计下限值，T₂为涡轮打滑扭矩设计上限值。

步骤2，产线设备储存T_s数值，并将T_s数值写入ECU。

步骤3，通过传感器获得电机转子角度信号。

步骤4，ECU计算涡轮扭矩T_w=(ω×d(n)/dt+T_m×φ)×η，涡轮转角θ=α/η，ω为电机转子及其附属零部件的转动惯量，n为电机转速，T_m为电机扭矩，φ为传动效率，η为涡轮蜗杆的传动比，α为电机转子角度。

步骤5，ECU调用T_s数值，并比较涡轮扭矩T_w与T_s数值的大小，如T_w≥T_s，则判断涡轮打滑，报出响应故障，并将涡轮转角θ置为无效或将涡轮转角θ、涡轮转速γ均置为无效，以提醒驾驶员注意驾驶工况，避免对硬造成损坏；如T_w＜T_s，则判断系统工作正常。

系统工作正常时，涡轮转角θ与电机转子角度α同步。涡轮打滑时，涡轮转角θ与电机转子角度α产生错位，失去了同步性，需要将涡轮转角θ置为无效。

针对分体式涡轮的打滑扭矩，如果判断T_w＞T₁就认为存在打滑风险，则会增加很多误判，导致功能的可用性降低；同理如果以T_w大于[T₁，T₂]中的任何一个值，那么在打滑扭矩处于[T₁，T_w]之间时，就会出现无法检测的风险；在打滑扭矩在[T_w，T₂]之间的产品也会出现误报的风险。

基于以上考虑，针对分体式涡轮的打滑扭矩，在产品组装完成后在产线设备进行实测，以避免T_s数值过小，无法承担动力扭矩的输出；或T_s数值过大，无法起到保护硬件的作用。

通过针对每一个产品的检测，可以实现对每一个产品检测打滑扭矩的无差别适配，以实现对打滑功能监控的准确性。

实施例

本例中，电机转子及其附属零部件的转动惯量ω=0.000138，传动效率φ=0.86，涡轮蜗杆的传动比η=21，电机扭矩T_m的最大值为4.8Nm，产线设备检测涡轮的打滑扭矩T_s=115Nm。

如果电机此时在正常驱动，那么转动惯量阻碍电机扭矩输出的力矩。根据电机设计参数，校核电机驱动涡轮时，涡轮扭矩T_w的最大值=(ω×d(n)/dt+T_m×φ)×η=(0.000138×0+4.8×0.86)×21=86.688Nm。

如果涡轮受到反向冲击载荷时，需要通过电机的参数计算此时的冲击力是否会导致涡轮发生打滑，此时电机是作为受力负载；根据图3所示试验的数据进行计算，T_w=(ω×d(n)/dt+T_m×φ)×η=((0.000138×1937+4.631836×(1/0.86))×21=118.71Nm。

由于采样精度，当前计算数值：118.71Nm和采集的数据：119.64Nm之间的误差在±3Nm范围内，属于合理范围。

此时计算数值：118.71Nm超过了115Nm，即T_w＞T_s，则判断分体式涡轮发生打滑。

本发明可以有效的实现涡轮打滑扭矩的监控，并能通过将产线设备检测的打滑扭矩写入ECU的方式，可以实现对所有产品差异化检测适配；可以有效避免输出转角和转速大量失效，尽可能的提高转向系统的可用性、准确性和稳定性。

本发明适用于汽车转向系统领域，同时也适用于其他分体式涡轮蜗杆扭矩检测和监控涡轮相对滑动的产品设计；通过对不同样件进行个性化适配，从而提高对涡轮打滑检测的准确性。

Claims (5)

1.一种涡轮打滑扭矩检测及无差别适配的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，产线设备检测涡轮的打滑扭矩T_s，如Ts<T₁或T_s>T₂时，则产品为不合格件，如T₁≤T_s≤T₂时，则继续进行步骤2；步骤2，产线设备储存T_s数值，并将T_s数值写入ECU；步骤3，通过传感器获得电机转子角度信号；步骤4，ECU计算涡轮扭矩T_w=(ω×d(n)/dt+T_m×φ)×η，涡轮转角θ=α/η，ω为电机转子及其附属零部件的转动惯量，n为电机转速，T_m为电机扭矩，φ为传动效率，η为涡轮蜗杆的传动比，α为电机转子角度；步骤5，ECU调用T_s数值，并比较涡轮扭矩T_w与T_s数值的大小，如T_w≥T_s，则判断涡轮打滑，报出响应故障，并将涡轮转角θ置为无效，如T_w＜T_s，则判断系统工作正常。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮打滑扭矩检测及无差别适配的方法，其特征在于：所述的T₁为涡轮打滑扭矩设计下限值，T₂为涡轮打滑扭矩设计上限值。

3.根据权利要求1所述的一种涡轮打滑扭矩检测及无差别适配的方法，其特征在于：所述的系统工作正常时，涡轮转角θ与电机转子角度α同步。

4.根据权利要求1所述的一种涡轮打滑扭矩检测及无差别适配的方法，其特征在于：所述的涡轮打滑时，涡轮转角θ与电机转子角度α产生错位。

5.根据权利要求1所述的一种涡轮打滑扭矩检测及无差别适配的方法，其特征在于：所述的涡轮打滑时，还将涡轮转速γ置为无效。