EPS转矩转角一体化传感器的研究

摘要

方向盘的转矩传感器、转角传感器是汽车电动助力转向系统的重要组成部分，其输出信号的品质直接影响电动助力转向系统的性能。为了满足电动助力转向系统对方向盘转矩、转角的测量要求，本文研究了一种同时输出转矩、转角信号的非接触式智能传感器。
　　首先，本文对国内外现有的转矩传感器、转角传感器进行了分析，并对能够同时提供复合信号的转矩、转角传感器进行了重点讨论。然后介绍了霍尔效应的基本理论，并对转矩的常用测量方法进行了归纳总结。根据汽车转向特性及霍尔芯片的性能，提出了一种全新的测量方法，实现转角、转矩的同时测量。
　　其次，通过对齿轮传动的推导分析，确定了齿轮的基本参数要求，并对传感器总成中的各传动齿轮进行了详细的设计。
　　再次，对传感器的电路进行了模块化的设计。本文将传感器的测量电路分为单片机管理模块、转矩传感器芯片模块、角度传感器电路芯片模块，并分别对各测量电路进行了选材和设计。
　　最后，对传感器的输出进行了静态标定。对标定结果进行了处理分析，得到了传感器的相关指标。试验结果表明本文研究的非接触式转矩转角传感器基本满足电动助力转向系统对转矩、转角测量的要求。

目录

摘要

1 绪论

1．1 论文研究背景及意义

1．1．1 论文研究背景

1．1．2 论文研究意义

1．2 转矩／转角传感器的国内外研究现状

1．2．1 转角传感器的研究现状

1．2．2 转矩传感器的研究现状

1．2．3 转矩／转角一体化传感器研究现状

1．3 转矩／转角一体化传感器发展趋势

1．4 论文研究思路及主要研究内容

2 转矩／转角一体化传感器的理论研究及原理

2．1 霍尔效应和霍尔器件

2．1．1 霍尔效应理论

2．1．2 霍尔器件

2．2 转矩／转角测量方法

2．2．1 转角传感器测量原理

2．2．2 转矩传感器测量原理

2．3 本章小结

3 转矩／转角一体化传感器结构设计

3．1 传感器总体结构

3．2 转角测量模块的结构设计

3．3 磁环磁场仿真

3．3．1 Ansoft介绍及静磁场的有限元算法

3．3．2 多极磁环建模及仿真

3．3．3 集磁环尺寸的选型

3．4 本章小结

4 转矩／转角一体化传感器的硬件与程序设计

4．1 传感器硬件设计

4．1．1 电路的硬件选型

4．1．2 电路设计

4．2 传感器程序设计

4．2．1 主程序流程

4．2．2 转矩／转角信号处理程序

4．2．3 传惑器底层软件模块化设计

4．3 本章小结

5 转矩／转角一体化传感器性能测试

5．1 输入／输出信号关系测试

5．1．1 输入转角／输出PWM对应关系测试

5．1．2 输入转矩／输出PWM对应关系测试

5．2 传感器的标定

5．2．1 灵敏度检测

5．2．2 线性度检测

5．2．3 迟滞性检测

5．2．4 重复性检测

5．2．5 静态误差检测

5．3 温度特性试验

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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