本发明属于汽车技术领域，特别是涉及一种电子助力转向系统及其故障处理方法、电机和控制器。
背景技术：
电子助力转向系统(ElectricalPowerSteering，EPS系统)，一般由机械转向系统加上转矩传感器、车速传感器、控制器、减速器、助力电动机等组成，它在传统机械转向系统的基础上，根据方向盘上的转矩信号和汽车的行驶车速信号，利用电子控制装置使电动机产生相应大小和方向的辅助动力，协助驾驶员进行转向操作。
目前的EPS系统中的转向电机多采用永磁同步电机，该类型的电机具有效率高、体积小、功率密度大、噪音小等优点。但是，由于转向电机的转子由多片磁瓦或者圆形磁筒粘在转子铁芯沟构成，一旦磁瓦或磁筒破裂或者直接从转子铁芯脱落，会造成电机转子卡死，进而导致EPS系统卡死。
此外，EPS系统中的减速机构多采用蜗轮蜗杆减速机构。当减速机构里的蜗轮齿圈从铁芯上脱离或蜗轮齿断裂时，也会造成EPS系统转向助力功能失效。
但是，现有技术中无法对由于磁瓦或磁筒破裂，及减速机构里的蜗轮齿圈从铁芯上脱离或蜗轮齿断裂所导致的EPS系统故障进行相应的检测，存在着安全性差的问题。
技术实现要素：
本发明实施例解决的技术问题是如何对磁瓦或磁筒破裂，及减速机构里的蜗轮齿圈从铁芯上脱离或蜗轮齿断裂所导致的EPS系统故障进行检测，提高行车的安全性。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种电子助力转向电机，所述电子助力转向电机包括：
电机轴、电机扭矩传感器、壳体、定子绕组和转子；其中：
所述电机轴设置在所述壳体的水平中轴线上，且所述电机轴的前端部伸出所述壳体之外，后端部位于所述壳体之内并与所述壳体固定安装，且所述电机轴穿过所述转子，并与所述转子过盈配合；
所述电机扭矩传感器固定安装在所述电机轴的前端部；
所述定子绕组与所述转子相适配，并固定安装在所述壳体的内壁上。
可选地，所述转子包括转子铁芯和设置在所述转子铁芯外壁上的永磁性材料。
可选地，所述永磁性材料通过胶水黏贴在所述转子铁芯的外壁上。
可选地，所述永磁性材料为磁瓦或者磁筒。
本发明实施例还提供了一种电子助力转向系统故障处理方法，所述电子助力转向系统包括上述的电子助力转向电机，所述方法包括：
获取所述电子助力转向电机的电机扭矩传感器发送的所述电子助力转向电机的实际输出扭矩；
根据驾驶员的手动转向力矩计算得出所述电子助力转向电机的指令扭矩；
当所述电子助力转向电机的实际输出扭矩和指令扭矩之间满足预设的第一条件时，确定电子助力转向系统发生故障。
可选地，所述预设的第一条件为所述电子助力转向电机的实际输出扭矩与指令扭矩的方向不一致，或者所述电子助力转向电机的实际输出扭矩与指令扭矩的方向一致，但是二者大小的差值大于预设的阈值。
可选地，所述方法还包括：
获取方向盘扭矩传感器发送的方向盘手上力矩；
当确定与获取的方向盘手上力矩与所述电子助力转向电机的实际输出扭矩之间满足预设的第二条件时，确定电子助力转向系统发生故障。
可选地，所述预设的第二条件为方向盘手上力矩与所述电子助力转向电机的实际输出扭矩的方向不一致。
可选地，当确定电子助力转向系统发生故障时，所述方法还包括：
切断所述电子助力转向系统输出的转向助力。
可选地，当确定电子助力转向系统发生故障时，还包括：
输出所述电子助力转向系统发生故障的提示信息。
可选地，所述输出所述电子助力转向系统发生故障的提示信息，包括：通过点亮故障灯输出所述电子助力转向系统发生故障的提示信息。
本发明实施例还提供了一种电子助力转向控制器，与上述的电子助力转向电机耦接，所述电子助力转向控制器包括：
第一获取单元，适于获取上述的电子助力转向电机的电机扭矩传感器发送的所述电子助力转向电机的实际输出扭矩；
计算单元，适于根据驾驶员的手动转向力矩计算得出所述电子助力转向电机的指令扭矩；
第一判断单元，适于判断所述电子助力转向电机的实际输出扭矩和指令扭矩之间是否满足预设的第一条件；
故障确定单元，适于当所述电子助力转向电机的实际输出扭矩和指令扭矩之间满足预设的第一条件时，确定电子助力转向系统发生故障。
可选地，所述控制器还包括：
第二获取单元，适于获取方向盘扭矩传感器发送的方向盘手上力矩；
第二判断单元，适于判断与获取的方向盘手上力矩与所述电子助力转向电机的实际输出扭矩之间是否满足预设的第二条件；
所述故障确定单元，还适于当确定与获取的方向盘手上力矩与所述电子助力转向电机的实际输出扭矩之间满足预设的第二条件时，确定电子助力转向系统发生故障。
可选地，所述控制器还包括：控制单元，适于当确定电子助力转向系统发生故障时，切断所述电子助力转向系统输出的转向助力。
告警单元，适于当确定电子助力转向系统发生故障时，输出所述电子助力转向系统发生故障的提示信息。
可选地，所述告警单元适于通过点亮故障灯输出所述电子助力转向系统发生故障的提示信息。
本发明实施例还提供了一种电子助力转向系统，所述系统包括上述的电子助力转向电机和上述的电子助力转向控制器。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下的优点：
上述的方案，通过在电子助力转向电机的电机轴的前端部上设置有电机扭矩传感器，可以对所述电子助力转向电机的实际输出扭矩进行实时的监测，并可以根据监测得到的电子助力转向电机的实际输出扭矩检测出相应的EPS系统故障，并采取相应的措施，可以提高行车的安全性。
进一步地，当电子助力转向控制器根据电子助力转向电机的实际输出扭矩检测出相应的EPS系统故障时，可以切断EPS系统输出的转向助力，可以防止由于EPS系统在故障状态输出的转向助力所导致的安全事故的发生，可以进一步提高行车的安全性。
附图说明
图1是现有技术中的电子助力转向电机的结构示意图；
图2是现有技术中的减速蜗轮的结构示意图的流程图；
图3是发明实施例中的一种电子助力转向电机的结构示意图；
图4是本发明实施例中的一种电子助力转向系统故障的处理方法的流程图；
图5是本发明实施例中的另一种电子助力转向系统故障的处理方法的流程图；
图6是本发明实施例中的电子助力转向控制器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，现有技术的EPS系统中的电子助力转向电机(无刷电机)，可以包含壳体100、定子绕组110、永磁性材料120、端部轴承130、电机轴140、转子铁芯150、法兰盘160、头部轴承170。其中，定子绕组110固定于壳体100的内壁，定子绕组110与法兰盘160固定连接，电机轴140的两端分别布置有头部轴承170和端部轴承130、两轴承的外圈分别固定在法兰盘160和壳体100预留的轴承孔中，电机轴140穿过转子铁芯150并与之过盈配合，铁转子铁芯150外壁布置有永磁性材料120，永磁性材料120通过胶水黏贴在转子铁芯150的外壁，如采用磁瓦，则磁瓦在转子铁芯150的周向上为360度均布，形成与磁筒类似的筒状布局，磁瓦或磁筒是永磁体材料。
现有的电子助力转向电机中，转子铁芯150上设置的永磁性材料120一般采用磁瓦或磁筒。其中，磁瓦或磁筒具有易碎的属性，在使用过程中可能发生磁瓦脱落或磁筒破损后脱落的情形。而一旦磁瓦或磁筒发生脱落，电子助力转向电机将无法输出有效的转向助力，且脱落的磁瓦或磁筒会卡在定子绕组110和转子铁芯150中间，很容易造成电机卡死，进而汽车方向卡死，而由于电机转子并不能将自身发生的失效有效地传递出去(例如告知控制器)，所以此时驾驶员可能已经感觉到车辆转向沉重甚至卡死，但仪表上的EPS系统故障灯并未点亮，此故障下的报警功能未实现。
图2示出了现有的EPS系统中的一种减速蜗轮的结构示意图。如图2所示，减速蜗轮可以包括塑料蜗轮齿圈180、转子铁芯150，塑料蜗轮齿圈180通过注塑方式固定在转子铁芯150的外圈上。其中，塑料蜗轮齿圈180上的齿可能会在使用过程中发生断裂的情形，从而导致整个塑料蜗轮齿圈180从转子铁芯150上脱离。当塑料蜗轮齿圈180断裂时，其是空套在转子铁芯150上，并不能将来自电子助力转向电机的实际输出扭矩通过转子铁芯150传递到转向系统上。换言之，在此种情况下，电子助力转向电机只能带动塑料蜗轮齿圈180空转，而无法输出力矩，从而使得转向系统无法接收到电子助力转向电机的有效助力。
另外，还可能发生电子助力转向电机或控制器发生故障而导致EPS系统出现反向助力，例如驾驶员向左打方向，而电子助力转向电机则向右提供转向助力，也就是说，电子助力转向电机的实际旋转的方向与电子助力转向系统需要的电机旋转方向相反，这是最危险的，极有可能造成车辆失控从而导致重大交通事故。
现有技术无法对EPS系统出现的上述故障进行检测，而上述的EPS系统中的故障可能会导致重大的交通事故的发生，因而存在着安全性差的问题。
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施例采用的技术方案通过在电子助力转向电机的电机轴的前端部上设置有电机扭矩传感器，可以对所述电子助力转向电机的实际输出扭矩进行实时的监测，以根据监测得到的电子助力转向电机的实际输出扭矩检测出相应的EPS系统故障，并采取相应的措施，可以提高行车的安全性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图3示出了本发明实施例中的一种电子助力转向电机的结构示意图。如图3所示的电子助力转向电机，可以包括电机轴301、电机扭矩传感器302、壳体303、定子绕组304和转子。
其中，电机轴301设置在壳体303的水平中轴线上，电机扭矩传感器302固定安装在电机轴301的前端部上。
电机轴301的前端部伸出壳体303之外，且电机轴301的前部通过头部轴承305与法兰盘306固定安装，电机轴301的后端部位于壳体303之内，并通过端部轴承307与壳体303固定安装；同时，电机轴301穿过转子，并与转子过盈配合。
定子绕组304与转子相适配，并固定安装在壳体301的内壁上。同时，定子绕组304与法兰盘306固定安装。
在具体实施中，转子可以包括转子铁芯3081和设置在所述转子铁芯3081外壁上的永磁性材料3082。
在具体实施中，永磁性材料3082可以为磁瓦或者磁筒，并可以通过胶水黏贴在转子铁芯3081的外壁上。
如图3所示的电子助力转向电机，通过电机轴301的前端部上设置的电机扭矩传感器302，可以实现对电子助力转向电机的实际输出扭矩进行实时的监测，以根据监测得出的电子助力转向电机的实际输出扭矩，对EPS系统故障进行相应的检测，以提高行车的安全性。
下面将结合图4和图5对如何根据电子转向电机的实际输出扭矩以实现EPS系统故障的检测做进一步详细的介绍。
图4示出了实施例中的一种电子助力转向系统故障处理方法的流程图。如图4所示的电子助力转向系统故障处理方法，可以包括：
步骤S401：获取电子助力转向电机的电机扭矩传感器发送的所述电子助力转向电机的实际输出扭矩。
在具体实施中，电子助力转向电机的电子轴的前端部上安装有电机扭矩传感器，所述电机扭矩传感器可以对电子助力转向电机的实际输出扭矩进行实时的监测。
步骤S402：根据驾驶员的手动转向力矩计算得出所述电子助力转向电机的指令扭矩。
在具体实施中，EPS系统中安装有方向盘扭矩传感器，所述方向盘扭矩传感器可以对驾驶员的手动转向力矩(或称方向盘手上力矩)进行实时的采集，并将采集的驾驶员的手动转向力矩传送给电子控制单元(ElectronicControlUnit，ECU)，ECU根据方向盘扭矩传感器发送的驾驶员的手动转向力矩计算得出电子助力转向电机的指令扭矩。
步骤S403：判断所述电子助力转向电机的实际输出扭矩和指令扭矩之间是否满足预设的第一条件；当判断结果为是时，可以执行步骤S404；反之，则不执行任何的操作。
在具体实施中，所述第一条件可以为以下任一项：
(1)所述电子助力转向电机的实际输出扭矩与指令扭矩的方向不一致；
(2)或者所述电子助力转向电机的实际输出扭矩与指令扭矩的方向一致，但是二者大小的差值大于预设的阈值。
当满足条件(1)时，电子助力转向电机的实际输出扭矩与电机指令力矩的方向相反，说明可能出现电子助力转向电机的转子铁芯上的磁瓦或磁筒脱落的情形，导致电机卡死。当电机卡死时，驾驶员转动方向盘时，电子助力转向电机将无法提供相应的转向助力，而且EPS系统的减速机构中的蜗轮反过来还要驱动蜗杆，进而驱动电子助力转向电机的电机轴发生扭转，而此扭转方向和控制器根据驾驶员的手动转向力计算得到并发出的电子助力转向电机的指令力矩方向相反，此时，可以确定EPS系统发生了故障。
当满足条件(2)时，电子助力转向电机的实际输出扭矩与指令力矩的方向相同，但二者之间相差较多(如0.2N以上)，意味着可能发生了减速机构中的塑料蜗轮齿圈断裂的情形，导致塑料蜗轮齿圈与转子铁芯相互脱离，使得电子助力转向电机在工作时无法受到相应的阻力的阻碍，从而导致电子助力转向电机空转。此时，电子助力转向电机的电机轴上安装的电机扭矩传感器采集到的实际输出扭矩信号将会变得很小，与根据驾驶员的手动转向力计算得到的电子助力转向电机的指令力矩之间相差太大(二者的差值大于预设的阈值)，因此可以确定EPS系统发生了故障。
在具体实施中，当确定电子助力转向系统发生故障时，本发明实施例中的电子助力转向系统故障处理方法，还可以包括：
步骤S404：切断电子助力转向系统输出的转向助力。
在具体实施中，当确定EPS系统发生故障时，可以切断EPS系统输出的转向助力，以避免EPS系统输出的转向助力导致相应的交通事故的发生，可以提高行车的安全性。
步骤S405：输出所述电子助力转向系统发生故障的提示信息。
在具体实施中，当确定EPS系统发生故障时，可以输出EPS系统发生故障的提示信息，以提醒用户，使得用户可以采取相应的措施，从而可以进一步提高行车的安全性。
在本发明一实施例中，当确定EPS系统发生故障时，可以通过点亮设置在车辆上的EPS系统故障灯的方式，提醒用户EPS系统发生故障。当然，本领域的技术人员还可以采用其他的方式来输出EPS系统发生故障的提示信息，如语音等，本发明对此不作限制。
图5示出了实施例中的另一种电子助力转向系统故障处理方法的流程图。如图5所示的电子助力转向系统故障处理方法，可以包括：
步骤S501：获取电子助力转向电机的电机扭矩传感器发送的所述电子助力转向电机的实际输出扭矩。
在具体实施中，电子助力转向电机的电子轴的前端部上安装有电机扭矩传感器，所述电机扭矩传感器可以对电子助力转向电机的实际输出扭矩进行实时的采集。
步骤S502：获取方向盘扭矩传感器发送的方向盘手上力矩。
在具体实施中，EPS系统中安装有方向盘扭矩传感器，可以对方向盘手上力矩(或称手动转向力矩)进行实时的采集。
步骤S503：判断所获取的方向盘手上力矩与所述电子助力转向电机的实际输出扭矩之间是否满足预设的第二条件；当判断结果为是时，可以执行步骤S504；反之，则不执行任何的步骤。
在具体实施中，所述预设的第二条件为方向盘手上力矩与所述电子助力转向电机的实际输出扭矩的方向不一致。其中，当方向盘手上力矩与所述电子助力转向电机的实际输出扭矩的方向不一致时，则表明EPS系统出现了反向助力的故障。
步骤S504：切断所述电子助力转向系统输出的转向助力。
在具体实施中，当确定EPS系统出现了反向助力的故障时，可以通过切断EPS系统输出的转向助力，以防止由于EPS系统产生的反向助力造成重大安全事故，以确保驾驶员的行车安全，可以提高行车的安全性。
步骤S505：输出所述电子助力转向系统发生故障的提示信息。
下面将对上述的电子助力转向系统的故障处理方法对应的装置做进一步详细的介绍。
图6示出了本发明实施例中的一种电子助力转向控制器的结构示意图。如图6所示的电子助力转向控制器600，可以包括第一获取单元601、计算单元602、第一判断单元603和故障确定单元604，其中：
第一获取单元601，适于获取上述的电子助力转向电机的电机扭矩传感器发送的所述电子助力转向电机的实际输出扭矩。
计算单元602，适于根据驾驶员的手动转向力矩计算得出所述电子助力转向电机的指令扭矩。
第一判断单元603，适于判断所述电子助力转向电机的实际输出扭矩和指令扭矩之间是否满足预设的第一条件。
在具体实施中，所述预设的第一条件为所述电子助力转向电机的实际输出扭矩与指令扭矩的方向不一致，或者所述电子助力转向电机的实际输出扭矩与指令扭矩的方向一致，但是二者大小的差值大于预设的阈值。
故障确定单元604，适于当所述电子助力转向电机的实际输出扭矩和指令扭矩之间满足预设的第一条件时，确定电子助力转向系统发生故障。
在具体实施中，所述电子助力转向控制器600还可以包括第二获取单元605、第二判断单元606，其中：
第二获取单元605，适于获取方向盘扭矩传感器发送的方向盘手上力矩。
第二判断单元606，适于判断与获取的方向盘手上力矩与所述电子助力转向电机的实际输出扭矩之间是否满足预设的第二条件。
在具体实施中，所述预设的第二条件为方向盘手上力矩与所述电子助力转向电机的实际输出扭矩的方向不一致。
所述故障确定单元604，还适于当确定与获取的方向盘手上力矩与所述电子助力转向电机的实际输出扭矩之间满足预设的第二条件时，确定电子助力转向系统发生故障。
在具体实施中，所述电子助力转向控制器600还可以包括控制单元607，其中：
控制单元607，适于当确定电子助力转向系统发生故障时，切断所述电子助力转向系统输出的转向助力。
在具体实施中，所述电子助力转向控制器600还可以包括告警单元608，其中：
告警单元608，适于当确定电子助力转向系统发生故障时，输出所述电子助力转向系统发生故障的提示信息。
在具体实施中，所述告警单元608适于通过点亮故障灯输出所述电子助力转向系统发生故障的提示信息。在本发明一实施例中，可以采用向车辆仪表发送信号使其点亮EPS故障灯的方式来输出EPS系统发生故障的提示信息)。
本发明实施例还提供了一种电子助力转向系统，所述系统包括上述的电子助力转向电机和上述的电子助力控制器。
以上对本发明实施例的方法及系统做了详细的介绍，本发明并不限于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。