双马达驱动组件和操作双马达驱动组件的方法与流程

本发明涉及一种双马达驱动组件和操作双马达驱动组件的方法，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：

1、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。

2、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，这些系统与驾驶员握持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，并向方向盘处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。

3、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次级组件。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。

4、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。

5、部件的过热可能会导致损坏和/或性能下降。基线马达控制策略典型地可以包括针对每个通道的热管理。这典型地测量或估计系统的变热的部分的温度，并应用限制来降低马达转矩需求或马达电流需求，以防止过热。

6、可以通过将某个位置中的温度测量结果与马达电流、马达相电流或电源电流的影响模型相结合来获得温度估计。典型地，热估计器被设计成允许保护系统的最先达到其最大允许温度的部分(通常是ecu或马达)。

7、除了马达热限制外，还存在电源电压、系统状态和其他操作条件的限制。将理解，马达转矩需求可以容易地转化为马达电流，因为马达电流与马达变热更直接相关联。

8、限制可以应用于马达电流、马达转矩或电子驱动级(逆变器)输入电流(即从电池汲取的电流)。减小马达输出的一般方法有两种：

9、(1)通过减小允许的最大所需的马达转矩/电流/输出来限制(减小)输出；以及

10、(2)应用增益来减小所需的马达转矩/电流/输出。

11、通过减小增益来限制一个马达输出是不期望的，因为它会使整体输出失真。为了实现基于增益的输出减小，更好的是对马达中的两个马达应用相同的增益，但如果只需要限制一个马达，那么这会导致系统输出过早减小。因此，可能期望有可以在一个马达受到比另一个马达更多的限制时发挥作用的策略。

12、本发明寻求改进与传统马达组件相关联的问题。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，一种双马达驱动组件包括：

2、壳体；

3、轴，该轴相对于壳体可旋转地安装；

4、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；

5、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；

6、用于将转矩需求分配给第一马达和第二马达中的每一个的装置；

7、用于测量或估计分别与第一马达和第二马达相关的第一温度和第二温度的装置；

8、用于分别基于第一温度和第二温度向第一马达和第二马达分配最大转矩限制的装置，其中最大总转矩等于第一马达和第二马达的最大转矩限制的总和；

9、其中，在第一模式下，分配给马达中的每个马达的转矩需求使得马达向轴提供相反的转矩，并且在第二模式下，分配给马达中的每个马达的转矩需求使得马达向轴提供沿相同方向的转矩；

10、其中转矩需求分配在阈值总转矩值处从第一模式改变到第二模式；

11、其中，阈值总转矩值基于最大总转矩进行调整。

12、用于分配转矩需求的装置可以被配置成在测量的或估计的第一温度和第二温度近似相等时或者在两个温度均低于预定温度限制时根据基线分配方案将转矩需求分配给马达。可以相对于基线分配方案调整阈值总转矩值，以便使来自与较高温度相关联的马达的转矩输出最小化。

13、当测量的或估计的温度超过预定限制时，或者当与一个马达相关联的测量的或估计的温度超过与另一个马达相关联的测量的或估计的温度时，可以调整阈值总转矩值，使得双马达驱动组件在较低的阈值总转矩值处从第一模式切换到第二模式。

14、当与马达相关联的温度超过预定限制时，可以向该马达应用减小的最大转矩限制。

15、以这种方式，与较低温度相关联的马达可以在较低的总转矩需求处从提供相反的偏移转矩切换到提供和与较高温度相关联的马达相同方向的转矩。如此，与基线转矩分配方案相比，可以提供较高的总转矩，其中与较高温度相关联的马达单独提供较低转矩输出。

16、在正常操作条件下，两个马达可以被分配基本上相等的最大转矩限制。在正常操作条件下，转矩分配可以遵循基线转矩分配方案。

17、基线转矩分配方案可以包括阈值总转矩值，其中转矩分配从第一模式改变到第二模式。阈值总转矩可以是最大总转矩的相对百分比。例如，阈值总转矩可以是最大总转矩的大约50％。

18、由第一马达和第二马达沿顺时针方向或逆时针方向提供的净转矩可以被描述为正净转矩和负净转矩。

19、在第一模式下，例如，第二马达可以被分配偏移转矩，而第一马达可以被分配转矩需求，以满足正方向上的总转矩需求。在第一模式下，例如，第一马达可以被分配偏移转矩，而第二马达可以被分配转矩需求，以满足负方向上的总转矩需求。分配给第二马达的转矩需求可以是总转矩需求(负)和与分配给第一马达的偏移转矩(正)相等且相反的偏移转矩(负)的总和。以这种方式，向第一马达和第二马达提供偏移转矩或偏移转矩的大小不会改变净转矩。

20、在示例场景中，与第一马达相关联的第一温度可以高于与第二马达相关联的第二温度。第一温度可以足够高，使得减小的最大转矩限制被施加到第一马达，以便防止进一步过热和损坏。

21、如上所述，在第一模式下，第二马达可以被分配偏移转矩，而第一马达可以被分配转矩需求，以满足正方向上的总转矩需求。根据示例基线转矩分配方案，阈值总转矩可以是最大总转矩的大约50％。如此，当存在最大总转矩的大约50％或更高的转矩需求时，双马达驱动组件将从第一模式切换到第二模式，并且第二马达将从提供偏移转矩改变为提供沿与第一马达相同正方向的转矩。

22、当减小的最大转矩限制应用于第一马达时，双马达驱动组件的最大总转矩输出可以减小任何合适的量。例如，最大总转矩输出可以被减小至第二马达的最大转矩限制和第一马达的减小的最大转矩限制的总和。阈值总转矩可以被减小到等于或低于第一马达的减小的最大转矩限制的值。

23、以这种方式，第二马达将在较低的总转矩需求处从提供偏移转矩改变为提供沿与第一马达相同的正方向上的转矩，从而进一步最小化第一马达的过热。

24、同时，阈值总转矩值可以不在负转矩方向上变化。即使最大总转矩可以减小，负转矩方向上的阈值总转矩可以保持不变。以这种方式，第一马达可以继续仅提供小的偏移转矩，而第二马达在负方向上提供总转矩需求直至未改变的阈值转矩需求。以这种方式，第一马达的转矩需求在负方向上被最小化。

25、通过在正转矩方向上调整阈值转矩需求，但在负方向上维持原始阈值转矩需求，第二马达可以用于在两个转矩方向上为总转矩输出贡献更多转矩，从而使第一马达的发热最小化。在就马达温度而言的相反情况适用时，同样适用(反之亦然)。

26、在示例中，阈值总转矩可以是最大总转矩的任何合适的百分比。最大总转矩的线性减小可以导致阈值总转矩的线性减小。

27、当第一马达或第二马达之一的最大转矩减小时，最大总转矩减小，阈值总转矩可以减小，使得操作在第一马达和第二马达之一达到其减小的最大输出的点处或之前从第一操作模式改变到第二操作模式。以这种方式，阈值总转矩可以被调整到较低的相对百分比。例如，如果最大总转矩从100％减小到90％，则阈值总转矩可以从50％减小到40％。可以应用任何其他合适的减小。

28、将理解，以上描述可以相反地同样适用于与第二马达相关联的第二温度高于与第一马达相关联的第一温度的场景，或者在两个马达都受到限制并且阈值转矩需求在正方向和负方向均减小的情况下。

29、有利地，通过调整阈值转矩需求，可以使分配给与较高温度相关联的马达的转矩需求最小化，以限制附加的变热。通过调整阈值转矩需求的偏差，马达的变热可以更加均匀地分布。

30、在第二模式下，用于将转矩需求分配给第一马达和第二马达中的每一个的装置可以被配置成使得当总转矩需求达到最大限制时，对第一马达和第二马达两者的转矩需求达到其相应的最大转矩限制。以这种方式，当需要最大总转矩需求时，两个马达可以仅以其相应的最大转矩输出工作。如此，在最大转矩输出处花费的时间被最小化，从而减少了组件内的变热和高转矩事件。

31、由于对第一马达和第二马达的最大转矩限制分别基于第一温度和第二温度并且基于最大总转矩来调整阈值总转矩值，因此用于向马达分配转矩需求的装置可以被配置成取决于阈值转矩值和最大总转矩来调整转矩需求，使得当总转矩需求达到最大限制时，第一马达和第二马达均达到其相应的最大转矩限制。

32、根据本发明的第二方面，提供了一种操作双马达驱动组件的方法，该双马达驱动组件包括：

33、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；

34、其中，该方法包括以下步骤：

35、(a)将转矩需求分配给第一马达和第二马达中的每一个，其中在第一模式下，分配给马达中的每个马达的转矩需求使得马达向轴提供相反的转矩，并且在第二模式下，分配给马达中的每个马达的转矩需求使得马达向轴提供沿相同方向的转矩；

36、(b)测量或估计分别与第一马达和第二马达相关的第一温度和第二温度；

37、(c)分别基于第一温度和第二温度向第一马达和第二马达分配最大转矩限制，其中最大总转矩等于第一马达和第二马达的最大转矩限制的总和；以及

38、(d)在阈值总转矩值处从第一模式改变到第二模式，其中阈值总转矩值基于最大总转矩进行调整。

39、与本发明的第一方面相关描述的每个特征可以同等地适用于本发明的第二方面。

40、根据本发明的第三方面，一种双马达驱动组件包括：

41、壳体；

42、轴，该轴相对于壳体可旋转地安装；

43、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；

44、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；

45、用于将转矩需求分配给第一马达和第二马达中的每一个的装置；

46、用于测量或估计分别与第一马达和第二马达相关的第一温度和第二温度的装置；

47、其中在第一模式下，分配给马达中的每个马达的转矩需求使得马达向轴提供相反的转矩，并且在第二模式下，分配给马达中的每个马达的转矩需求使得马达向轴提供沿相同方向的转矩；

48、其中在第二模式下，将第一温度和第二温度彼此比较和/或与一个或多个预定限制进行比较，并且基于比较来调整分配给每个马达的转矩需求，以便平衡第一马达和第二马达的温度。

49、在正常操作条件下，转矩需求分配可以遵循基线转矩分配方案。用于将转矩分配给马达的装置可以针对任何给定的总转矩需求将任何合适的转矩需求分配给第一马达和第二马达中的每一个。

50、可以针对组件的任何合适的部分或部件(例如典型地达到可能导致变热损坏的较高温度的部件)来测量或估计第一温度和第二温度。

51、可以将第一温度和第二温度与一个或多个预定限制进行比较。如果第一温度和第二温度均不超过预定限制，则用于向马达分配转矩的装置可以遵循基线转矩分配方案。

52、如果第一温度和第二温度中的任一个超过预定限制，则可以比较两个温度。如果第一温度和第二温度均超过预定限制，则可以比较两个温度。

53、如果比较测量到与第一马达相关的第一温度高于与第二马达相关的第二温度，则对于第二模式下的给定总转矩需求，与基线转矩分配方案相比，可以将较高的转矩需求分配给第二马达并且可以将较低的转矩需求分配给第一马达。以这种方式，可以将需求转矩分配给第一马达和第二马达，以与第一温度和第二温度之间的温度差成比例地平衡第一温度和第二温度。

54、如果与第二马达相关的第二温度高于第一温度，则相反的情况同样可以适用。以这种方式，与应用两个温度相等的基线转矩分配方案相比，可以将较小的转矩需求分配给测量的或估计的温度比另一个马达高的马达以满足总转矩需求。

55、如果第一温度和第二温度之一超过预定限制，则在第二模式下，可以调整分配给每个马达的转矩需求以平衡第一马达和第二马达的温度。例如，如果与第一马达相关的第一温度超过预定限制并且第二温度不超过预定限制，则与基线转矩分配方案相比，对于给定的总转矩需求，可以将较高的转矩需求分配给第二马达，并且可以将较低的转矩需求分配给第一马达。如果与第二马达相关的第二温度超过预定限制并且第一温度不超过预定限制，则相反的情况同样可以适用。以这种方式，与应用两个温度均在可接受的限制内的基线转矩分配方案相比，可以将较小的转矩需求分配给温度超过预定限制的马达以满足总转矩需求。

56、根据本发明的第四方面，提供了一种操作双马达驱动组件的方法，该双马达驱动组件包括：

57、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；

58、其中，该方法包括以下步骤：

59、(a)将转矩需求分配给第一马达和第二马达中的每一个；其中在第一模式下，分配给马达中的每个马达的转矩需求使得马达向轴提供相反的转矩，并且在第二模式下，分配给马达中的每个马达的转矩需求使得马达向轴提供沿相同方向的转矩；

60、(b)测量或估计分别与第一马达和第二马达相关的第一温度和第二温度；

61、(c)比较第二模式下的第一温度和第二温度，并基于比较调整分配给每个马达的转矩需求，以平衡第一马达和第二马达的温度。

62、步骤(c)可以包括调整分配给每个马达的转矩，以与第一温度和第二温度之间的温度差成比例地平衡第一温度和第二温度。

63、与本发明的第一方面相关描述的每个特征可以同等地适用于本发明的第二方面。

64、与本发明的第三方面相关描述的每个特征可以同等地适用于本发明的第四方面。

65、本领域技术人员将理解，除了在相互排斥的情况下，关于任一上述方面描述的特征可以在加以必要修改后应用于任何其他方面。此外，除非相互排斥，本文描述的任何特征可以应用于任何方面和/或与本文描述的任何其他特征组合。