CN117595712A - 双马达驱动组件和确定双马达驱动组件中摩擦的方法 - Google Patents

Abstract

一种双马达驱动组件和确定双马达驱动组件中摩擦的方法，包括：壳体；相对于壳体可旋转地安装的轴；连接到轴并被配置成与轴一起旋转的第一传动机构；第一、第二马达，各自具有驱动相应与第一传动机构接合的输出传动机构的输出；控制电路，被适配成将独立的转矩需求分配给各马达以导致净转矩施加到轴；处理电路，被适配成通过向两个马达施加包括提供净零转矩的相等且相反的偏移分量加上施加到马达以向第一传动机构提供总体非零转矩的附加转矩分量的转矩需求来估计系统的机械摩擦的水平，处理电路在没有到系统的外部输入时的时间处在值范围内改变每个马达所需的马达转矩之间的差，并观测该范围内克服机械摩擦以使轴以恒定速度旋转的净转矩的最低值。

Description

双马达驱动组件和确定双马达驱动组件中摩擦的方法

技术领域

本发明涉及一种双马达驱动组件和确定双马达驱动组件中摩擦的方法，特别但不排他地适用于车辆的手轮致动器(HWA)组件。

背景技术

电动马达被广泛用于机动车辆应用中并在机动车辆应用中越来越常见。例如，已知提供一种电动动力辅助转向系统，其中，电动马达设备向转向系统的一部分施加辅助转矩，以使驾驶员更容易转动车辆的方向盘。辅助转矩的量值根据控制算法来确定，该控制算法接收一个或多个参数(比如通过驾驶员转动方向盘向转向柱施加的转矩、车辆速度等)作为输入。

电动马达在机动车辆应用中的使用的另一个示例是线控转向系统。在正常使用期间，这些系统与由驾驶员移动的手轮和转向车轮没有直接的机械连接，其中传感器检测驾驶员对手轮的移动，并且马达响应于传感器的输出被驱动以产生使车轮转向的力。这些系统依靠传感器将方向盘处的用户输入数据转发到控制单元，这些控制单元将用户输入数据与其他信息(比如车辆速度和横摆速率)相结合，以将控制信号递送到物理致动车辆的转向齿条的主马达。控制单元还用于过滤掉来自前车轮的不需要的反馈，并向联接到方向盘的次级电动马达提供响应信号。次级马达响应于方向盘处的特定用户输入而为驾驶员提供适当的阻力和反馈，以模仿常规转向系统的感觉。

在线控转向系统中，组件的一部分的失灵或故障可能会损害使车辆转向的能力。因此，期望提供具有用于提供至少暂时的故障安全操作的结构的组件。US 2006/0042858A1公开了包括转向组件的转向设备，该转向组件包括手轮致动器。手轮致动器包括用于支撑方向盘的转向柱、传动机构和两个马达，这两个马达各自用于向转向柱提供转矩。

GB 2579374 A公开了一种用于与线控转向手轮致动器一起使用的转向柱组件。该组件利用类似的双马达驱动系统，该双马达驱动系统包括第一马达和第二马达，该第一马达和该第二马达各自具有驱动相应输出传动机构的输出。每个输出传动机构驱动第一传动机构，该第一传动机构连接到方向盘的轴并被配置成使方向盘的轴旋转，以向驾驶员提供路感的感觉。双马达驱动系统用于通过同时驱动两个马达以向转向柱施加相反的转矩来减少传动机构咯咯声。具有两个马达还在系统中提供一些冗余。

HWA对方向盘轴施加摩擦。这种摩擦主要由负载相关分量组成，该负载相关分量随着齿轮箱传输的转矩的增大而增大。还有不是负载相关的近似恒定分量。总HWA摩擦是这两个分量的总和。

摩擦可能根据齿轮组的操作温度、齿轮组的磨损和其他因素而变化。期望测量齿轮箱中的摩擦量，以允许检查齿轮箱在使用寿命内的总体状况，并调整对齿轮箱摩擦的估计。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种双马达驱动组件，该双马达驱动组件包括：

壳体；

轴，该轴相对于壳体可旋转地安装；

第一传动机构，该第一传动机构连接到轴并被配置成与轴一起旋转；

第一马达和第二马达，该第一马达和该第二马达各自具有驱动相应输出传动机构的输出，输出传动机构与第一传动机构接合；

控制电路，该控制电路被适配成将独立的转矩需求分配给第一马达和第二马达中的每一个以导致净转矩施加到轴；以及处理电路，该处理电路被适配成通过向两个马达施加包括提供净零转矩的相等且相反的偏移分量加上施加到马达以向第一传动机构提供总体非零转矩的附加转矩分量的转矩需求来估计系统的与负载无关的机械摩擦的水平，

其中，处理电路在没有到系统的外部输入时的时间处在值范围内改变每个马达所需的马达转矩之间的差，并观测该范围内克服机械摩擦以使轴以恒定速度旋转的净转矩的最低值。

处理电路可以在某个范围内改变偏移转矩分量，并且对于该范围内的多个值，确定使轴以恒定速度旋转所需的净转矩，并且可以被配置成通过对该范围内的结果进行外推来确定转矩的最低值，并因此与负载无关的摩擦。改变偏移转矩将引入可变的负载相关摩擦以及恒定的负载相关摩擦，并且外推法将提供更准确的方式来确定该恒定摩擦。

另外，处理电路可以根据给定的偏移转矩分量值的净转矩值来估计与负载相关的摩擦值，并减去所估计的与负载无关的摩擦值。

本发明提供了用于测量系统上没有外部输入时的时间处存在的恒定摩擦的装置，如此它最有可能用作加电或断电测试序列的一部分，但是也可以在正常操作期间实施(例如，当车辆处于某种自主模式并且驾驶员没有通过方向盘向系统施加任何外部转矩时)。

控制两个马达，使得它们经由传动机构施加在转向轴上的净转矩与需求转矩紧密匹配，从而排除摩擦效应。控制电路可以被配置成提供传动比的缩放以及对可能导致马达输出的变化的因素(比如温度、纹波转矩和内部动态)的补偿。净转矩可以被定义为两个马达转矩需求的瞬时总和。

驱动组件可以包括用于根据所识别的最低净转矩来估计机械摩擦的装置。例如，信息可以储存在存储器的查找表中，该查找表将净转矩映射到机械摩擦。

在修改中，用于估计机械摩擦的装置可以将克服摩擦所需的平均净转矩识别为导致轴在第一方向上以恒定角速度旋转的值，并且可以将克服摩擦所需的平均净转矩识别为导致轴在第二方向上以恒定角速度旋转的值，其中第一方向不等于第二方向。

申请人已经认识到，摩擦可能根据轴的旋转方向而不同，因此在两个方向上识别这一点可能是有益的。摩擦可能会随着轴的转动而变化，因此期望获得某个旋转角度范围内的平均值。

在进一步的布置中，用于估计摩擦的装置可以使轴以两个或更多个不同的速度旋转，并且将刚好克服摩擦所需的净转矩识别为维持那些不同速度的值。这允许确定对粘性摩擦的估计，该粘性摩擦根据轴旋转速度而变化。

对粘性摩擦的这种附加估计也可以针对轴在两个相反方向上的旋转来执行。

该组件包括为每个马达产生独立的控制信号的马达控制器以及用于每个马达的驱动电路，该驱动电路导致响应于控制信号而产生马达转矩。

马达控制器可以被配置为基于转矩需求的控制系统，在该基于转矩需求的控制系统中，施加到每个马达的转矩需求对应于来自马达的目标输出转矩。然后可以增大或减少净转矩需求，同时监测每个步长处的轴速度以识别马达速度何时恒定。

马达控制器可以替代性地被配置为角度控制系统，在该角度控制系统中，角度需求被设置为斜坡以提供一段恒定速度操作。在这种情况下，轴被迫以恒定速度初转，并且马达净转矩将自动安置在实现该设定速度所需的最低净转矩处。

第一传动机构可以包括蜗轮，并且每个马达可以通过相应的包括蜗杆传动机构的输出传动机构连接到第一传动机构的蜗轮。

双马达驱动组件可以包括用于车辆的线控转向手轮致动器组件的一部分。

马达可以设置有对每个马达的单独控制，并具有为每个马达设置目标转矩的装置。

根据本发明的第二方面，提供了一种确定此类双马达驱动组件中的摩擦的方法，该方法包括：

壳体；

轴，该轴相对于壳体可旋转地安装；

第一传动机构，该第一传动机构连接到轴并被配置成与轴一起旋转；

第一马达和第二马达，该第一马达和该第二马达各自具有驱动相应输出传动机构的输出，输出传动机构与第一传动机构接合；以及

用于将独立的转矩需求分配给第一马达和第二马达中的每一个以导致净转矩施加到轴的装置，

该方法包括：

将驱动信号施加到两个马达，以使它们向轴施加相反的转矩；

在没有到系统的外部输入时的时间处在值范围内改变两个马达转矩水平之间的差并且对于不同的偏移转矩分量值范围，以便改变由两个马达施加的净转矩；以及

观测该范围内克服机械摩擦以使轴以恒定速度转动的净转矩的最低值。

附图说明

现在将仅通过示例的方式，参照附图并如附图所展示地描述本发明的一个实施例，在附图中：

图1示出了根据本发明的第一方面的双马达驱动组件的实施例；

图2示出了图1的双马达驱动设备的一部分，其中齿轮箱壳体被移除以更好地示出传动机构以及连接到传动机构的马达；

图3示出了根据本发明的第一方面的双马达驱动组件的另一实施例；

图4示出了根据本发明的第一方面的控制双马达驱动组件的两个马达的电子控制单元的总体布置；

图5示出了根据本发明的第一方面的包括双马达驱动组件的线控转向系统的布局；

图6A示出了常规双马达驱动组件的所需的反馈转矩与施加的反馈转矩之间的关系；

图6B示出了图6A中施加的净转矩与HWA组件中滑动表面的相互作用产生的机械摩擦转矩之间的作为结果的关系；

图7是HWA的示意图，示出了控制电路和处理电路；

图8是更详细地示出图7的示意图的与机械摩擦和不平衡的计算期间的马达控制相关联的部分的框图；

图9是在估计机械摩擦和不平衡时获得的轴角度、轴速度和Tdiff需求的绘图；

图10是示出摩擦测量值与为实现速度需求而设置的Tdemand和Tdiff之间的关系的绘图；以及

图11是示出图10的区域中的Tdemand和Tdiff之间的关系的绘图，其用于确定拟合，其中梯度指示负载相关摩擦并且距零的偏移指示“恒定”摩擦。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一方面的适用于车辆的手轮致动器(HWA)组件的双马达驱动组件的截面。驱动组件1包括具有转子101和定子102的第一马达10和具有转子111和定子112的第二马达11，第一马达10连接到第一蜗杆传动机构6，第二马达11连接到第二蜗杆传动机构7。每个蜗杆传动机构6、7包括螺纹轴，该螺纹轴布置成与连接到转向柱轴3的传动轮4接合，使得转矩可以从蜗杆传动机构6、7转移到连接到转向柱轴的传动轮4。传动轮4经由转向柱轴3操作性地连接到驾驶员的方向盘(未示出)。在该示例中，两个马达10、11中的每个马达均是无刷永磁型马达，并且各自包括转子101、111和定子102、112，定子具有围绕规则周向间隔开的齿的许多绕组。两个马达10、11、轴3、蜗杆传动机构6、7以及传动轮4的布置一起形成双马达电气组件。

两个马达10、11中的每个马达均由电子控制单元(ECU)20控制。ECU 20控制施加到绕组的电流水平，并因此控制由每个马达10、11产生的转矩水平。

在该示例中，两个马达10、11具有相似的设计并且产生相似水平的最大转矩。然而，具有不对称设计也在本公开的范围内，在该不对称设计中，一个马达10、11产生比另一个马达10、11更高水平的转矩。

手轮致动器(HWA)组件的功能之一是向驾驶员提供反馈力，以提供适当的转向感觉。这可以通过根据来自手轮致动器的信号(比如柱角度)和来自车辆中的其他系统的信号(比如车辆速度、齿条角度、侧向加速度和横摆速率)控制马达10、11的转矩来实现。

使用两个马达10、11有益于消除咯咯声。如果在转矩反馈单元中替代地使用单个电动马达，则马达可以借由弹簧而与传动装置保持锁紧的接触。然而，在某些驾驶条件下，弹簧的作用不够牢固，这允许传动机构在转向柱的正弦运动或急剧位置变化期间“咯咯作响”。

使用可以被主动控制的两个马达10、11(如在本实施例中)改进了与使用单个马达相关联的问题。在这种布置中，两个马达10、11都由ECU 20控制，以向转向柱提供转矩反馈，并确保两个马达10、11的蜗杆轴6、7持续与传动轮4接触，以便最小化咯咯声。以这种方式使用两个马达10、11还允许主动管理摩擦，从而允许主动管理对驾驶员的反馈力。

如图1所示，马达10、11被接纳在壳体2的横向延伸的两部分延伸部中并固定至其。每个马达的蜗杆轴6、7通过两组轴承相对于壳体进行支撑。第一组轴承41支撑每个蜗杆轴6、7的远离它们相应的马达10、11的第一端，而第二组轴承42支撑每个蜗杆轴6、7的靠近它们相应的马达10、11的第二端。

图2示出了使用垂直延伸穿过传动轮4的虚线5标记的轴3的旋转轴线。传动轮4的周边形成为蜗轮传动机构，该蜗杆传动机构与位于轴3的纵向轴线5的相反侧上的两个相同的蜗杆6、7中的每个蜗杆啮合。每个蜗杆6、7连接至相应电动马达10、11的输出轴8、9。

两个马达10、11的输出轴8、9的轴线布置成垂直于轴3的旋转轴线，并且两个马达的轴线也可以相对于彼此倾斜，以减小组件的总体尺寸。

马达10、11由电子控制单元(ECU)20控制，使得在由方向盘向轴3施加的低水平的输入转矩下，马达10、11沿相反方向作用在传动轮4上以消除齿隙。在由方向盘向轴3施加的较高水平的输入转矩下，马达10、11沿相同方向作用在传动轮4上以辅助轴3的旋转。这里，沿“方向”作用的马达10、11用于指示由马达10、11施加到传动轮4的转矩的方向。

使用可以在第一操作模式下被控制以沿相反方向向传动轮4施加转矩的两个单独的马达10、11消除了用精密部件控制齿隙的需要。此外，使用可以在第二操作模式下被控制以沿相同方向向传动轮4施加转矩的两个单独的马达10、11允许将马达10、11和传动机构部件4、6、7指定为所需总系统转矩的额定值的一半，从而减小驱动组件1的尺寸和成本。

在图1和图2所示的实施例中，蜗杆轴6、7接合传动轮4的直径上相对的部分。蜗杆轴6、7的螺纹各自具有相同的指向，即它们均为左旋螺纹。马达10、11被配置成使得它们位于传动轮4的同一侧(两个马达10、11位于垂直于蜗杆轴6、7的轴线并穿过传动轮4的中心点的虚拟平面的一侧)。考虑图2所示的立体图作为示例，顺时针驱动两个马达10、11将向传动轮4施加沿相反方向的转矩，其中马达10向传动轮4施加顺时针转矩，而马达11向传动轮4施加相反的逆时针转矩。

图3示出了双马达驱动组件的另一个实施例，其基本上类似于图1和图2所示的实施例，但具有不同的马达定位。

图3示出了根据本发明的第一方面的双马达驱动组件1的另一实施例。该实施例基本上类似于图1和图2所示的实施例，唯一的区别在于马达10、11的定位。就功能和/或构造而言与前述实施例等同或相同的部件和功能单元被设置相同的附图标记并且不再单独描述。因此，除了两个马达10、11的定位之外，关于图1和图2的解释以类似的方式适用于图3。

在图3中，蜗杆轴6、7接合传动轮4的直径上相对的部分，并且蜗杆轴6、7的螺纹各自具有相同的指向，即在该示例中，它们都是右旋螺纹。马达10、11被配置成使得它们位于传动轮4的相反侧(马达10位于垂直于蜗杆轴6、7的轴线并穿过传动轮4的中心点的虚拟平面的一侧，而马达11位于该虚拟平面的另一侧)。

驾驶员按实线箭头28所示的顺时针方向施加转矩引起方向盘26和转向柱轴3围绕虚线5旋转。该旋转由旋转传感器(未示出)检测。然后第一马达10由ECU 20控制以沿虚线箭头30所示的相反方向施加转矩。在第一操作模式中，第二马达11由ECU 20致动以沿与第一马达10的转矩30相反的方向施加偏移转矩32，以减少传动机构咯咯作响。替代性地，在第二操作模式中，第二马达11由ECU 20致动以沿与第一马达10的转矩30相同的方向施加转矩34，以增大到转向柱轴3的反馈转矩。驱动组件1是以第一操作模式操作还是以第二操作模式操作取决于情况，如下面将解释的。

由第一马达10和第二马达11施加的转矩30、32、34的净结果是如虚线箭头36所示向转向柱轴3和方向盘26施加反馈转矩，以向驾驶员提供路感的感觉。在该示例中，反馈转矩的施加方向与驾驶员施加到方向盘26的方向相反。以这种方式，可以消除或显著减小蜗杆轴6、7与传动轮4之间产生的“咯咯声”。

图4揭示了HWA组件(80)的一部分，该部分示出了控制两个马达10、11中的每个马达的电子控制单元(ECU)20的总体布置。ECU 20可以包括手轮致动器(HWA)控制系统21以及分别控制第一马达10和第二马达11的第一马达控制器22和第二马达控制器23。参考需求信号被输入到HWA控制系统21，该控制系统将转矩需求分配给第一马达10和第二马达11中的每一个。这些马达转矩需求被转换成马达电流需求并被传输到第一马达控制器22和第二马达控制器23。每个马达10、11向它们相应的马达控制器22、23提供操作反馈。HWA控制系统21被配置成使用马达转矩需求来计算机械摩擦的量值。在另一实施例中，HWA控制系统21可以由与第一马达控制器22和第二马达控制器23分开的ECU来实现。

图5示出了用于车辆的线控转向系统100的总体布局，该线控转向系统包括使用根据本发明的第一方面的双马达驱动组件1的手轮致动器(HWA)组件80。HWA组件80支撑驾驶员的方向盘26并且测量通常是转向角度的驾驶员需求。转向控制器81将驾驶员需求转换成位置需求，该位置需求被发送至前车桥致动器(FAA)82。FAA 82控制车轮的转向角度以实现位置需求。FAA 82可以将操作状态和测量结果反馈给转向控制器81。

转向控制器81将FAA 82反馈与车辆中测量到的其他信息(比如侧向加速度)组合，以确定车辆的驾驶员应该感觉到的目标反馈转矩。该反馈需求然后被发送到HWA控制系统21并且通过分别用第一马达控制器22和第二马达控制器23控制第一马达10和第二马达11来提供。

图5示出了与HWA控制器21和FAA 82物理上分离的转向控制器81。替代性地，在本公开的范围内可以使用不同的架构，其中这些部件中的一个或多个在物理上互连。例如，转向控制器81的功能可以物理地实现在HWA控制器21、FAA 82、或车辆中的另一控制单元、或所有3者的某种组合中。替代性地，归于HWA控制器21和FAA 82的控制功能可以部分地或全部在转向控制器中实现81。

对于常规的双马达驱动组件，向驾驶员提供反馈所需的总转矩(x轴)901和施加的反馈转矩(y轴)902之间的关系在图6A中示出。

实线91表示由第一马达10施加的转矩，而虚线92表示由第二马达11施加的转矩。两个马达施加的净转矩由虚线93表示。在转矩为正的第一转矩范围94中，第一马达10施加由实线91所示的转矩以向转向柱轴3和方向盘26提供反馈，而第二马达11沿相反方向施加被称为“偏移转矩”的较小量值的转矩以提供“主动”锁紧以消除或减少传动装置咯咯声。马达的作用根据驾驶员转向的方向而变化。在转矩为负的第二转矩范围95中，第二马达11向转向柱轴3施加反馈转矩92，并且第一马达10沿相反方向施加较小量值的“偏移”转矩91。

由两个马达10、11施加的净转矩(x轴701)和由HWA组件80中的滑动表面的相互作用产生的机械摩擦转矩(y轴702)之间的作为结果的关系在图6B中由实线70示出。

图7是HWA的示意图，示出了控制电路和处理电路。如可以看到的，控制电路产生马达转矩需求并向两个马达供应适当的驱动信号。处理电路观测控制电路内的信号，并根据这些信号估计机械摩擦。

图8更详细地示出了图7的示意图的与机械摩擦和不平衡的计算期间的马达控制相关联的部分。在此示例中，使用速度需求控制过程来控制马达，在该速度需求控制过程中，控制电路的输入是需求速度。控制电路基于轴速度的测量值来设置实现需求速度所需的马达转矩需求。在替代方案中，控制电路可以使用基于角度的控制方案，其中将呈斜坡变化的轴角度馈送到控制电路。通过将轴角度从0度线性斜坡变化到360度并重复斜坡，控制电路将发挥作用以使马达以恒定速度旋转。代替轴速度，或者此外，可以将轴角度反馈回控制电路。

组件被配置成执行能够估计系统中的摩擦的测试或一组测试。

测试是在两个马达逆着彼此运行、同时监测抵抗摩擦转动方向盘所需的净马达转矩的情况下进行的。这是针对相反的偏移转矩值范围进行的，以允许通过从一组结果进行外推来确定恒定的摩擦水平，如下所述。

要了解控制器如何估计摩擦，首先考虑施加到柱的转矩为：

Tcol＝Ngb Tmot1+Ngb Tmot2±Ngb Tloss1±Ngb Tloss2

其中

Tcol＝柱转矩

Ngb＝齿轮箱传动比

Tmot1＝马达1轴转矩

Tmot2＝马达2轴转矩

Tloss1＝与马达1相关联的转矩损失

Tloss2＝与马达2相关联的转矩损失

损失沿与柱的运动相反的方向作用。

移动(即旋转)时，转矩损失主要由马达中的电磁损失以及马达和齿轮箱中的库仑摩擦决定。这些一起具有恒定分量和负载相关分量，即

Tloss1＝μ|Tmot1|+Tc1

其中|Tmot1|是马达转矩的量值，Tc1是恒定分量。

负载相关损失由系数μ决定，该系数取决于蜗轮和齿轮箱中采用的设计和材料。实际上，μ将随着温度和齿轮箱的状况而变化。

负载相关的摩擦为：

Tfr＝Ngbμ(|Tmot1|+|Tmot2|)

其中Tfr是齿轮箱输出处的机械摩擦。

可以计算两个马达转矩以提供给定的柱转矩需求和给定的摩擦转矩需求。一种合适的计算是：

Tmot1＝(1/Ngb)(Tdem+Tdiff)/2

Tmot2＝(1/Ngb)(Tdem-Tdiff)/2

其中Tdem是所需的净转矩。应限制Tdem和Tdiff，使得它们不超过最大马达转矩。可以交换此计算，以便互换Tmot1和Tmot2。

本发明涉及库仑摩擦，而不是静摩擦。期望估计轴和马达移动时的摩擦。

图8示出了控制系统的可以用于测量摩擦的部件。这具有以下特征。

·预设的速度需求曲线。这优选地包含恒定速度的节段，使得可以在不需要考虑使方向盘加速和减速所需的转矩的情况下进行测量。

图9示出了可以使用的控制需求时间历史的示例。在示例中，以正速度和负速度进行测量，这允许计算平均摩擦。典型地，速度将相对较低，以尽量使方向盘的移动最小化；它应该足够快以确保可以进行准确的摩擦测量。

·预设的差转矩需求曲线。如图9中的示例所示，这应该与速度需求同步。在该示例中，差转矩为正。

·速度控制环路计算速度误差并设置净转矩需求Tdem，以控制速度以匹配需求。速度控制器可以包括动态元件来补偿受控系统的响应，使得对需求的响应是准确的、不共振的并且在存在静摩擦的情况下不会“粘滑”。

·使用差转矩需求和净转矩需求来根据上面给出的计算将转矩需求分配给两个马达。

·马达中的每个马达均受到控制以满足转矩需求。典型地，转矩需求被转换为马达电流需求，并且马达电流由闭环控制器控制。预计马达控制器带宽和准确度将是足够的，使得与被估计的摩擦转矩的量值相比，控制器误差较低。

·每个马达将转矩传输到齿轮箱和附属部件、尤其是方向盘中。

该控制系统不一定与通常用于操作HWA的控制系统相同。图8中的控制系统被操作以允许施加图9中所示的时间曲线。在此时间期间，定期记录转矩需求Tdem。下面的描述假设连续记录可用，但可以记录测试中的重要点处的少量样本以获得类似的结果。图10示出了测量信号相对时间的示例。

可以分析所获取的数据以确定负载相关摩擦。这是假设维持恒定速度所需的转矩主要用于克服HWA部件中的摩擦而完成的。图10中的示例示出净需求转矩Tdem具有使HWA加速或减速所需的一些瞬态。在测试期间的其他时段，Tdiff斜升斜降，并且可以看出Tdem以线性方式变化。

如上所述，施加到柱的转矩包括摩擦损失，并且摩擦损失取决于差转矩。

Tmot1＝(1/Ngb)(Tdem+Tdiff)/2

Tmot2＝(1/Ngb)(Tdem-Tdiff)/2

HWA中的库仑摩擦由恒定分量和负载相关分量组成。摩擦量值由下式给出

Tf＝μc+μ(|Ngb Tmot1|+|Ngb Tmot2|)

其中Tf＝总摩擦，μc＝恒定摩擦，μ＝齿轮箱的摩擦系数，Ngb是齿轮箱传动比，|.|表示绝对值。

在施加到柱的转矩很大程度上克服摩擦的时间段处，我们有

Tdem≈Tf sgn(w)

通过使用用于转矩分配的表达式，这可以被重写为

Tdem≈(μc+μTdiff)sgn(w)

在给出的示例中，操作主要在两个象限中进行，因此这可以简化成

|Tdem|≈(μc+μTdiff)

该示例在图11中绘制，该图示出了相对彼此绘制的测量变量。该图示出了线性拟合，该线性拟合给出了对恒定摩擦(偏移)和负载相关摩擦(斜率)的估计。实际的实现可能仅测量几个点并使用这些点来查找平均斜率和偏移。

一旦获得μc和μ的估计值，就可以使用它们来检查HWA的状况。这可以通过与参考值进行比较或者通过检查不同历程上采取的测量的趋势或者通过另一方式来完成。

μc和μ的估计值也可以用于实时摩擦补偿算法。

Claims (15)

1.一种双马达驱动组件，包括：

壳体；

轴，所述轴相对于所述壳体可旋转地安装；

第一传动机构，所述第一传动机构连接到所述轴并被配置成与所述轴一起旋转；

第一马达和第二马达，所述第一马达和所述第二马达各自具有驱动相应输出传动机构的输出，所述输出传动机构与所述第一传动机构接合；

控制电路，所述控制电路被适配成将独立的转矩需求分配给所述第一马达和所述第二马达中的每一个以导致净转矩施加到所述轴，以及

处理电路，所述处理电路被适配成通过向两个马达施加转矩需求来估计系统的机械摩擦的水平，所述转矩需求包括提供净零转矩的相等且相反的偏移分量加上施加到所述马达以向所述第一传动机构提供总体非零转矩的附加转矩分量，

其中，所述处理电路在没有到所述系统的外部输入时的时间处在值范围内改变每个马达所需的马达转矩之间的差，并观测该范围内克服所述机械摩擦以使所述轴以恒定速度旋转的净转矩的最低值。

2.如权利要求1所述的双马达驱动组件，其中，所述处理电路被配置成在该范围内改变偏移分量，并且对于该范围内的多个值，确定使所述轴以恒定速度旋转所需的所述净转矩，可选地其中，所述处理电路被配置成通过对所确定的在该范围内所需的净转矩进行外推来确定净转矩的最低值，并因此估计与负载无关的摩擦值。

3.如权利要求2所述的双马达驱动组件，其中，所述处理电路被配置成根据给定的偏移分量值的净转矩值来估计与负载相关的摩擦值，并且减去所估计的与负载无关的摩擦值。

4.如任一前述权利要求所述的双马达驱动组件，其中，所述双马达驱动组件被配置成提供用于测量恒定摩擦的装置，所述恒定摩擦在所述系统上没有外部输入时的时间处、可选地在加电或断电测试序列的一部分期间或者在正常操作期间存在。

5.如任一前述权利要求所述的双马达驱动组件，其中，控制所述两个马达，使得所述两个马达施加在所述轴上的净转矩与需求转矩相匹配，从而排除摩擦效应，可选地其中，所述控制电路被配置成提供传动比的缩放和/或对能够导致马达输出的变化的一个或多个因素的补偿，所述一个或多个因素包括：温度、纹波转矩和内部动态。

6.如任一前述权利要求所述的双马达驱动组件，所述双马达驱动组件包括用于根据所识别的最低净转矩、可选地利用存储器的查找表来估计所述机械摩擦的装置，所述查找表将净转矩映射到机械摩擦。

7.如权利要求6所述的双马达驱动组件，其中，用于估计所述机械摩擦的装置被配置成将克服摩擦所需的平均净转矩识别为导致所述轴在第一方向上以恒定角速度旋转的值，并将克服摩擦所需的平均净转矩识别为导致所述轴在第二方向上以恒定角速度旋转的值，其中所述第一方向不等于所述第二方向。

8.如权利要求6或权利要求7所述的双马达驱动组件，其中，用于估计所述机械摩擦的装置被配置成使所述轴以两个或更多个不同的速度旋转，并且将刚好克服摩擦所需的净转矩识别为维持那些不同速度的值，并确定对粘性摩擦的估计，所述粘性摩擦根据轴旋转速度而变化。

9.如权利要求8所述的双马达驱动组件，其中，用于估计所述机械摩擦的装置被配置成确定对所述轴在两个相反方向上的旋转的粘性摩擦的估计。

10.如任一前述权利要求所述的双马达驱动组件，进一步包括马达控制器，所述马达控制器为所述两个马达中的每个马达产生独立的控制信号；以及用于每个马达的驱动电路，所述驱动电路导致响应于所述控制信号而产生马达转矩。

11.如权利要求10所述的双马达驱动组件，其中，所述马达控制器被配置为基于转矩需求的控制系统，在所述基于转矩需求的控制系统中，施加到每个马达的转矩需求对应于来自该马达的目标输出转矩，并且其中，所述双马达驱动组件被配置成增大或减少净转矩需求，同时在每个步长处监测轴速度以确定马达速度何时恒定。

12.如权利要求10所述的双马达驱动组件，其中，所述马达控制器被配置为角度控制系统，在所述角度控制系统中，角度需求被设置为斜坡以提供一段恒定速度操作。

13.如任一前述权利要求所述的双马达驱动组件，其中，所述第一传动机构包括蜗轮，并且每个马达通过相应的包括蜗杆传动机构的输出传动机构连接到所述第一传动机构的蜗轮。

14.如任一前述权利要求所述的双马达驱动组件，其中，所述双马达驱动组件包括用于车辆的线控转向手轮致动器组件的一部分。

15.一种确定此类双马达驱动组件中摩擦的方法，包括：

壳体；

轴，所述轴相对于所述壳体可旋转地安装；

第一传动机构，所述第一传动机构连接到所述轴并被配置成与所述轴一起旋转；

第一马达和第二马达，所述第一马达和所述第二马达各自具有驱动相应输出传动机构的输出，所述输出传动机构与所述第一传动机构接合；以及

用于将独立的转矩需求分配给所述第一马达和所述第二马达中的每一个以导致净转矩施加到所述轴的装置，

所述方法包括：

将驱动信号施加到两个马达，以使所述两个马达向所述轴施加相反的转矩；

在没有到系统的外部输入时的时间处在值范围内改变两个马达转矩水平之间的差并且对于不同的偏移转矩分量值范围，以便改变由所述两个马达施加的净转矩；以及

观测该范围内克服机械摩擦以使所述轴以恒定速度转动的净转矩的最低值。