CN102566434A - 电动助力转向***用基于电机热力学模型的过温保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电动助力转向***用基于电机热力学模型的过温保护方法，包括以下步骤：建立一电机热力学模型，该电机热力学模型表示电机工作时产生的热量、散发的热量和电机温度之间的关系；采样电机电流以及控制模块温度；利用电机电流、控制模块温度以及电机热力学模型，计算当前的电机估算温度；将计算得到的电机估算温度与电机正常工作的温度阈值范围进行比对；若电机估算温度不在温度阈值的范围内，则限制电机的电流。本发明具有实施成本低、技术简单、准确性高的优点。

Description

电动助力转向***用基于电机热力学模型的过温保护方法

技术领域

本发明涉及一种电机的诊断方法，特别涉及一种电动助力转向***用基于电机热力学模型的过温保护方法。

背景技术

电动助力转向***相比于传统的液压助力转向***，具有结构简单、助力性能好、节省能源等诸多优点。电动助力转向***的核心部件之一就是电机，该部件的正常工作与否与转向***的安全性能息息相关。所以，电动助力转向***开发的重点以及难点就是电机的诊断方法，其中电机过温保护是的最重要的诊断方法之一。

传统的电动助力转向***用电机过温保护方法，通常采用两种方式获取电机的温度：一是通过在电机本体加入温度传感器来获取电机的温度；二是将控制电机运作的控制模块的温度，作为电机的温度来进行过温判断。

但是，以上两种方法均存在弊端，第一种方法，在电机本机加入温度传感器会增加额外的成本，而且温度传感器需要PCB电路的支持，在电机本体加入PCB电路会增加技术难度。第二种方法，由于控制模块与电机在车辆上的安装位置不同导致环境温度不同，而且控制模块的热功率系数与电机的热功率系数也差别较大。

综上所述，现有的电动助力转向***用电机过温保护方法存在成本高、实现难度大，或者温度测量不准确的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动助力转向***用基于电机热力学模型的过温保护方法，以解决现有的电动助力转向***用电机过温保护方法存在成本高、实现难度大，或者温度测量不准确的问题。

本发明提出一种电动助力转向***用基于电机热力学模型的过温保护方法，包括以下步骤：

建立一电机热力学模型，该电机热力学模型表示电机工作时产生的热量、散发的热量和电机温度之间的关系；

采样电机电流以及控制模块温度；

利用电机电流、控制模块温度以及电机热力学模型，计算当前的电机估算温度；

将计算得到的电机估算温度与电机正常工作的温度阈值范围进行比对；

若电机估算温度不在温度阈值的范围内，则限制电机的电流。

进一步的，该电机热力学模型为：，

T_MTE＝ΔT′+T_ECU

$\mathrm{\Δ}{T}^{\′}=\mathrm{\ΔT}+\frac{(I^2*R-(\mathrm{\ΔT}/{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{cool}}))*\mathrm{\Δt}}{C_{\mathrm{motor}}}$

其中，T_MTE为电机估算温度，T_ECU为控制模块的温度，ΔT′为当前时间电机的温度变化量，ΔT为前一时间电机的温度变化量，I为电机电流，R为电机电阻，θ_cool为电机冷却系数，Δt为温度计算间隔时间，C_motor为电机热容量。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：通过本发明方法来对电动助力转向***的电机进行过温保护，实施成本低、技术简单，且本发明采用的运算过程中考虑了电机热功率及环境对电机温度产生的影响，使计算出的电机估算温度更接近电机真实的温度，使诊断更加准确。

附图说明

图1为本发明电动助力转向***用基于电机热力学模型的过温保护方法的一种实施例流程图。

具体实施方式

本发明的主要思想是以控制模块的温度为基础，并结合电机的热功率与环境对温度变化产生的影响，来估算电机的温度，因而更准确地反映了电机当前的温度，提高了对电机过温保护的准确性。

以下结合附图具体说明本发明，请参见图1，其为本发明电动助力转向***用基于电机热力学模型的过温保护方法的一种实施例流程图，其包括以下步骤：

S1，建立一电机热力学模型，该电机热力学模型表示电机工作时产生的热量、散发的热量和电机温度之间的关系。

电机热力学模型的数学公式为：

T_MTE＝ΔT′+T_ECU

$\mathrm{\Δ}{T}^{\′}=\mathrm{\ΔT}+\frac{(I^2*R-(\mathrm{\ΔT}/{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{cool}}))*\mathrm{\Δt}}{C_{\mathrm{motor}}}$

公式符号定义如表1：

名称	说明	单位
			TMTE	电机估算温度	℃
TECU	控制模块的温度	℃
			ΔT′	当前时间电机的温度变化量	℃
ΔT	前一时间电机的温度变化量	℃
			I	电机电流	A
R	电机电阻	Ohm
			θcool	电机冷却系数	℃/W
Δt	温度计算间隔时间	s
			Cmotor	电机热容量	J/℃

表1

其中，I²R*Δt表示在时间Δt中电机工作产生的热量；ΔT/θ_cool*Δt表示在时间Δt中电机冷却散发的热量；则，

就表示在时间Δt中电机温度的变化量。

S2，采样电机电流以及控制模块温度。

在电机热力学模型开始计算之前，需要采集电机电流和控制模块的温度，来为电机热力学模型的正确运行提供输入信号。电机电流和控制模块温度都可以由控制模块来采集，本发明所述的控制模块，即ECU(ElectronicControl Unit，电子控制单元)，又称“行车电脑”、“车载电脑”等，从用途上讲是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。其不仅可以采集电机电流，而且自带有温度传感器，因而可以很方便地采集本身的温度。

S3，利用电机电流、控制模块温度以及电机热力学模型，计算当前的电机估算温度。

在利用电机热力学模型计算时，公式中电机电阻R、电机冷却系数θ_cool、电机热容量C_motor都是电机的参数；温度计算间隔时间Δt为设定值，可以根据实际需要来调整，Δt越小，则对电机诊断的精度越高；电机电流I和控制模块的温度T_ECU是步骤S2的采样值，由此可见该电机热力学模型考虑了电机热功率及环境对电机温度产生的影响，使计算出的电机估算温度T_MTE更接近电机真实的温度，使过温保护更加准确。

而且，由于电机估算温度是通过控制模块温度估算获得，因而无需在电机中另加温度传感器与PCB电路板，节约成本的同时也降低了技术难度。

S4，将计算得到的电机估算温度与电机正常工作的温度阈值范围进行比对。

S5，若电机估算温度不在温度阈值的范围内，则限制电机的电流。

可以将步骤S3中得到的电机估算温度与设定的电机正常工作的温度下限Tmin与上限Tmax进行比较，如果电机估算温度低于下限Tmin或者高于上限Tmax，则限制电机电流输出为I_limit，其中I_limit可以根据电机型号或实际需要来设定。

以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，只要不超出所附权利要求书所述范围，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种电动助力转向***用基于电机热力学模型的过温保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立一电机热力学模型，该电机热力学模型表示电机工作时产生的热量、散发的热量和电机温度之间的关系；

采样电机电流以及控制模块温度；

利用电机电流、控制模块温度以及电机热力学模型，计算当前的电机估算温度；

将计算得到的电机估算温度与电机正常工作的温度阈值范围进行比对；

若电机估算温度不在温度阈值的范围内，则限制电机的电流。

2.如权利要求1所述的电动助力转向***用基于电机热力学模型的过温保护方法，其特征在于，该电机热力学模型为：，

T_MTE＝ΔT′+T_ECU

$\mathrm{\Δ}{T}^{\′}=\mathrm{\ΔT}+\frac{(I^2*R-(\mathrm{\ΔT}/{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{cool}}))*\mathrm{\Δt}}{C_{\mathrm{motor}}}$

其中，T_MTE为电机估算温度，T_ECU为控制模块的温度，ΔT′为当前时间电机的温度变化量，ΔT为前一时间电机的温度变化量，I为电机电流，R为电机电阻，θ_cool为电机冷却系数，Δt为温度计算间隔时间，C_motor为电机热容量。

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