非接觸式轉矩轉角一體化轉向傳感器的研發(fā).pdf

1、隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，電子設備和電控系統(tǒng)在汽車上的裝配數量逐步增加。電動助力轉向系統(tǒng)(EPS)具有節(jié)能環(huán)保、結構緊湊以及控制靈活等優(yōu)點，因而在乘用車上得到廣泛的應用。轉向傳感器是EPS的重要組成部分，為EPS提供駕駛員的轉向手力矩和轉向盤角度信號。車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)等電子控制系統(tǒng)需要EPS共享轉向盤角度信號，作為識別駕駛意圖的依據。本文的研究目標是設計一款結構簡單、價格低廉、精度適中、穩(wěn)定性高的轉矩轉角一體化傳感器。
　

2、　首先，本文通過介紹國內外幾種較為成熟的轉向傳感器設計方案，研究了轉矩和轉角測量過程中信號的轉換方法，論述了轉向傳感器的發(fā)展趨勢，明確了總體的設計目標。結合對轉角和轉矩測量誤差需求的分析結果，提出了基于多極磁環(huán)的轉矩測量方案和基于游標法的轉角測量方案，并給出了一體化傳感器的整體結構圖。
　　其次，對多極磁環(huán)的磁場分布進行有限元分析，闡釋了磁環(huán)外圍的磁場角度與轉向軸轉矩之間的關系，設計了以磁場角度傳感器KMA220為核心的轉矩測量方

3、案的硬件結構，并依據扭桿變形和KMA220輸出信號之間的輸入輸出關系，設計了對應的信號轉換和校正方法。
　　傳感器的轉角測量方案包含由三個外嚙合的齒輪構成的傳動結構，本文結合轉角方案中齒輪組的傳動關系，闡述了游標法測量轉角的基本運算原理，并設計了基于磁場角度傳感器KMZ60的小齒輪轉角測量方案。針對KMZ60傳感器電橋的輸入輸出特性，制定了針對KMZ60輸出信號的補償方法，經過補償的信號經過CORDIC算法進行反正切運算，從而計算