非接觸式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角一體化轉(zhuǎn)向傳感器的研發(fā).pdf

1、隨著汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，電子設(shè)備和電控系統(tǒng)在汽車(chē)上的裝配數(shù)量逐步增加。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)具有節(jié)能環(huán)保、結(jié)構(gòu)緊湊以及控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，因而在乘用車(chē)上得到廣泛的應(yīng)用。轉(zhuǎn)向傳感器是EPS的重要組成部分，為EPS提供駕駛員的轉(zhuǎn)向手力矩和轉(zhuǎn)向盤(pán)角度信號(hào)。車(chē)身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)等電子控制系統(tǒng)需要EPS共享轉(zhuǎn)向盤(pán)角度信號(hào)，作為識(shí)別駕駛意圖的依據(jù)。本文的研究目標(biāo)是設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、精度適中、穩(wěn)定性高的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角一體化傳感器。
　

2、　首先，本文通過(guò)介紹國(guó)內(nèi)外幾種較為成熟的轉(zhuǎn)向傳感器設(shè)計(jì)方案，研究了轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角測(cè)量過(guò)程中信號(hào)的轉(zhuǎn)換方法，論述了轉(zhuǎn)向傳感器的發(fā)展趨勢(shì)，明確了總體的設(shè)計(jì)目標(biāo)。結(jié)合對(duì)轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩測(cè)量誤差需求的分析結(jié)果，提出了基于多極磁環(huán)的轉(zhuǎn)矩測(cè)量方案和基于游標(biāo)法的轉(zhuǎn)角測(cè)量方案，并給出了一體化傳感器的整體結(jié)構(gòu)圖。
　　其次，對(duì)多極磁環(huán)的磁場(chǎng)分布進(jìn)行有限元分析，闡釋了磁環(huán)外圍的磁場(chǎng)角度與轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)了以磁場(chǎng)角度傳感器KMA220為核心的轉(zhuǎn)矩測(cè)量方

3、案的硬件結(jié)構(gòu)，并依據(jù)扭桿變形和KMA220輸出信號(hào)之間的輸入輸出關(guān)系，設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換和校正方法。
　　傳感器的轉(zhuǎn)角測(cè)量方案包含由三個(gè)外嚙合的齒輪構(gòu)成的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，本文結(jié)合轉(zhuǎn)角方案中齒輪組的傳動(dòng)關(guān)系，闡述了游標(biāo)法測(cè)量轉(zhuǎn)角的基本運(yùn)算原理，并設(shè)計(jì)了基于磁場(chǎng)角度傳感器KMZ60的小齒輪轉(zhuǎn)角測(cè)量方案。針對(duì)KMZ60傳感器電橋的輸入輸出特性，制定了針對(duì)KMZ60輸出信號(hào)的補(bǔ)償方法，經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)經(jīng)過(guò)CORDIC算法進(jìn)行反正切運(yùn)算，從而計(jì)算