轿车电子技术，电动助力转向(Electric Power Steering System，EPS)己成为国际轿车转向技术发展的研讨热门和前沿技术之一。EPS体系的特色便是电流大，因为电流过大，势必会导致电机乃至整个设备的温度增高。因而，热办理就成为确保电动助力转向体系EPS安全的重要组成部分。现在，国内对电动助力转向体系的热办理也有考虑，首要是进步电动助力转向体系操控器(Engine Control Unit，ECU)的散热功能，确保了电动助力转向体系操控器的正常作业，但并没有提及对整个电动助力转向体系的温度进行评价并施行维护。故对EPS体系热办理的全面性还有待进一步进步。
EPS ECU印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)的首要热量来自于大功率的MOSFET管的影响，一般都规划了合理的ECU散热组织以此进步其散热才能，下降ECU的作业温度，然后使PCB板上的电子元件牢靠、稳定地运转。因为ECU MOSFET处装有温度传感器，故能够随时监控MOSFET的温度。
本文在已挑选了PMSM电机的情况下，依据体系电流与ECU MOSFET温度信息对电机的绕组、磁钢和即插件进行温度估量，使EPS体系电机与ECU在过热时，能够及时地进行热维护，维护电机和ECU。
1 EPS电机热剖析
本文通过对EPS电机发热与散热剖析，树立EPS体系电机温升模型。
1.1 EPS电机发热剖析
EPS电机发热首要是因为电机的损耗，电机在机电能量转化的进程中将不可避免地发生损耗，而这些损耗绝大部分终究变成了热量，使电机各部分温度升高，所以对电机进行热剖析时把电机损耗作为热源。又因为旋转电机中的能量转化进程是通过磁场对绕组效果进行的，所以EPS电机中，绕组损耗是电机温度快速上升的首要原因，也是电机温度最大值的当地。
绕组损耗首要是铜损耗，也称电气损耗。由焦耳一愣次规则知，此损耗应等于绕组中电流的平方与电阻的乘积。如电机具有多个绕组，则应别离核算各绕组的铜损耗，然后相加
式中，Ix为绕组中对应x轴的电流;Rx为绕组中对应x轴的电阻。
1.2 EPS散热剖析
EPS电机发热升温，必定会向周围散热。热量传递有3种根本方法：导热、对流和热辐射。而热辐射关于电机温度的预算影响过小，能够疏忽。
(1)热传导。是热能从高温向低温部分搬运的进程，是一个分子向另一个分子传递振动能的成果。热传导规则，也称为傅立叶规则，描绘了热量在介质中的传导规则。关于部分介质面积为S的傅里叶规则的积分方式为
式中，k是这种资料的热导率;A是介质的截面积;△T是两头温差;△x是两头间隔。
(2)对流传热。又称热对流，对流一般发生在流体内或流体和容器之间有温度差时，因为温度的差异会使流体之间的密度不同，当液体或气体物质一部分受热时，体积胀大，密度削减，逐步上升，其方位由周围温度较低、密度较大的物质弥补，此物质再受热上升，周围物质又来弥补，如此循环，遂将热量由活动的流体传播到遍地。
通过流体外表的部分对流热通量表明为
式中，
为部分对流系数;TS为外表温度;T∞为精制或环境温度。
通过一个外表总热传导通过核算q的积分得到式中，h为均匀对流系数;AS为外外表积;q为总热导率。
对流换热是流体的对流与导热联合效果成果，依据牛顿规则，对流散热的热量与固体对流体的温度差和散热面积成正比。
2 温度估量
为了对EPs中的要害部件进行热维护，避免PCB过热，体系规划在MOSFET上放置一个温度传感器。为了削减体系的杂乱程度，并没有在其他部件上增加温度传感器，怎么运用仅有的温度传感器信息对整个体系的温度进行估量和施行维护是本文研讨的要点。本文对电机热估量以电机电流、初始温度值为输入变量，进行建模、试验和数据处理，然后求得电机温度最大值的估量值，并对核算得到的温度进行剖析，以此决议是否需求减小电机助力或中止电机作业，对电机和ECU进行热维护。
2.1 温度估量模型树立
归纳EPS体系热剖析，将首要损耗等效成电流平方和电阻以及功率补偿系数的乘积。运用电机电流和开车初始时的温度预算出电机温度值。
2.2 热估量温度求取
本文电机估量温度求取的根本公式为
T=△Tn+T0 (6)
式中，△Tn是指从初始时刻到第n次核算周期中总的温度上升量;T0指初始温度数值。
T0值可由MOSFET上的温度传感器求得，首要是对△Tn的求解。
(1)热估量功率损耗核算。从EPS热剖析可知，温度的估量和电机电流有关，即依据测量出的Q轴和D轴电流，能够核算出热估量功率损耗P。
体系发热功率损耗核算，如下式
式中，K为功率补偿系数，其实质是指批改电机的铜损和铁损之和;R为绕组阻值。
(2)热估量温度上升核算。由前面临散热剖析知：电机散热功率与介质之间的温度差成正比，所以电机的散热功率
P0=P热传导+P对流=λ△Tn=△Tn/RC (9)
式中，RC为散热系数阻值。
因为在核算时刻步长内的温度上升量△T=
;所以热估量温度在核算步长内上升的核算公式如下
式中，C是等效比热;△t是两个估量温度上升量△Tn与△Tn-1之间的时刻差，即核算温度的步长。
3 温度估量试验
为了简洁、有用并合适EPS体系中ECU运用的操控战略，文中通过温度估量试验将上述模型简化为查表的方式，然后选用Simulink的主动代码生成东西，生成C言语代码运转于MCU中。图2为温度估量的标定试验原理图，通过CANape软件设定输入电流的巨细，用数据收集器收集电机温度数据。
本文试验从两方面打开：(1)快速发热温度估量试验。(2)慢速发热试验，并通过快慢速发热温度估量试验。快速发热试验首要是指当电流过大时，EPS电机温度快速上升时的状况，慢速发热试验首要是指电机作业在必定电流时，EPS电机温度平衡时的状况。
通过收集快慢速发热试验的温度数据进行数据处理，得到对应电流下快慢速温升的巨细，以此别离得出的快速发热表和慢速发热表，再标定快速发热温升核算因子m、慢速发热温升核算因子n以及发热混成因子i。归纳快慢发热，估量所述电机的绕组温度上增值△T
△T=m×i+n×(1-i) (11)
由此，得到△T发热表，只需设置不同的电流巨细通过试验收集到不同温度下的△T，得到发热表，再由电机温度的初始值查表，通过插值法核算，就能实时监控电机温度的改变，电机温度估量查表模型如图3所示。
在界说初始温度为20°时，如图4和图5所示，别离为输入电机电流在20 A、30 A、40 A、50 A、60 A、70 A、80 A、90 A时，EPS体系电机温度预算曲线。
由图4和图5可知，跟着电流的增大，温度上升到某一温度的速度越快，在图3中输入较小的电流，温度终究都到达稳定，而图4中，输入为大电流时，温度很快到达了所设阈值125°，此刻需削减电机助力，以防备EPS体系运转呈现毛病。
4 结束语
在电机热办理时，本文在考虑结构上利于散热的条件下，进行电机绕组温度估量，以避免过热对体系形成损坏;进行电机温度估量时，通过发热试验，得到发热表，可直接依据电流输入的巨细查表，估量出温度的巨细，然后无需通过杂乱的核算;电机过热简单导致绕组短路焚毁，电机损坏，在EPS体系中，电机的温度可由上述核算方法估量出来，而ECU自配温度传感器，能够设置温度边界，依据得到的电机温度信号以及ECU温度信号是否超越别离所设的温度边界，来操控电机助力是否需求减小仍是坚持不变，以此维护电机和ECU使整个EPS体系能正常的运转，因为温度上升的快慢与许多要素有关，例如环境、物体资料等，所以温度边界的设置依据实际情况而设定。
