[發明專利]電動助力轉向系統及其防倒拖方法

在審

• 申請號: 201711293550.7
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108189906A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 孟永剛;杜春洋;肖志峰;羅毅;羅來軍;蘆勇
• 申請（專利權）人: 聯創汽車電子有限公司
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;H02P29/02
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 焦天雷

本發明公開了一種具有防倒拖功能的電動助力轉向系統，其電動助力轉向系統控制器實時采集電源電壓、轉向助力電機H橋采樣電阻的電流和電流方向；符合主動關斷狀態時，電動助力轉向系統控制器主動關斷轉向助力電機H橋和相線保護電路(PSU)；主動關斷狀態是指電源電壓大于電壓閾值，H橋采樣電阻電流大于電流閾值，且H橋采樣電阻電流方向與電動助力轉向系統正常工作時電流方向相反。本發明能利用現有電動助力轉向系統硬件實現防倒拖功能，能避免由于倒拖工況造成的電動助力轉向系統MOSFET損壞。

技術領域

本發明涉及汽車領域，特別是涉及一種具有防倒拖功能的電動助力轉向系統。本發明還涉及一種電動助力轉向系統的防倒拖方法。

背景技術

電動助力轉向系統(EPS)主要是利用電機提供轉向助力轉矩，通過減速機構與駕駛員施加的轉向力矩共同作用到轉向管柱上，從而根據不同的車況為駕駛員提供相應的助力。電動助力轉向系統結構如圖1所示，由傳統的機械轉向系統(主要包括方向盤1、轉向管柱4、中間軸5、轉向橫拉桿7轉向器8、小齒輪9、轉向節臂10、轉向輪11)加裝轉角傳感器2、減速機構3、扭矩傳感器6、轉向助力電機12和電子控制單元13等組成。

電動助力轉向系統在實際工作過程中，如果出現轉向助力電機的兩個相線間短路，在中性點不接地情況下，轉向助力電機會有負序電流流過，并產生制動力矩，這會造成方向盤卡死進而影響駕駛員安全的嚴重故障。為避免此故障的發生，通常電動助力轉向系統會設計有相線保護電路，如圖2所述PSU(Phase Separation Unit)部分，當電動助力轉向系統一旦診斷出電機相線有短路情況發生時，就會通過PSU切斷電機的各個相線，使電動助力切換成手動助力模式，確保方向盤仍可轉動，從而提高了系統的安全性。

雖然使用PSU電路可極大降低因相線間短路帶給車內人員的安全風險，但也帶來了其他不利影響。如圖3所示，當兩個車輛發生某種碰撞時，車輛A按照箭頭方向正向行駛或打算向右側轉彎過程中，如果突然出現車輛B從右側闖過來并與車輛A的車輪發生碰撞，此時會給方向盤一個外界的反向沖擊力，這會造成圖2中轉向助力電機主動轉動即電機倒拖。

在電機倒拖時，如果轉向助力電機的H橋和PSU均開啟時，電機中的電感會釋放能量并通過H橋和PSU形成回路，進而產生反電動勢，如圖4所示。反電動勢的大小可以通過下面公式計算得到。電機電感中儲存的能量越高，碰撞時的速度越大，電機倒拖產生的反電動勢也越大，幅值會達到幾十伏甚至上百伏。通常PSU電路中所用MOSFET的VDS耐壓能力為40V，一旦反電動勢超過此值，MOSFET就會造成永久損壞。

公式中ua,ub,uc分別代表電機A,B,C三相的輸出電壓，R為電機相線內阻，ia，ib，ic為電機A,B,C三相中電流，L為電機相線電感值，t為時間，Ke為電機反電動勢系數，ω為電機轉速，θ為電機轉角。

該問題目前是電動助力轉向系統領域普遍存在一個較難解決的技術難題，很多國內外廠家針對此問題提供了很多解決方案。例如專利US 7,019,479B2Electronicallycommutable motor，專利US 6,577,086B2Device for disconnecting a neutral pointof a motor，專利WO 2010/116182A1Motor drive circuitry。這些專利通常是通過提供一種硬件電路或優化電機設計等來提供解決方案的。這些方法要么電路復雜，所用器件較多，帶來產品成本的較大提升，要么制作工藝復雜，實現起來較為困難。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種利用現有電動助力轉向系統硬件就能實現防倒拖功能的電動助力轉向系統。本發明還提供了一種利用現有電動助力轉向系統硬件實現防倒拖功能的方法。

為解決上述技術問題，本發明提供的電動助力轉向系統實時采集電源電壓、轉向助力電機H橋采樣電阻的電流和電流方向；