原文传递
非接触式转矩转角一体化转向传感器的研发
| 论文题名： | 非接触式转矩转角一体化转向传感器的研发 |
| 关键词： | 非接触式;转向传感器;转矩转角一体化;静态性能;电动助力转向系统 |
| 摘要： | 随着汽车工业的快速发展，电子设备和电控系统在汽车上的装配数量逐步增加。电动助力转向系统(EPS)具有节能环保、结构紧凑以及控制灵活等优点，因而在乘用车上得到广泛的应用。转向传感器是EPS的重要组成部分，为EPS提供驾驶员的转向手力矩和转向盘角度信号。车身电子稳定系统(ESP)等电子控制系统需要EPS共享转向盘角度信号，作为识别驾驶意图的依据。本文的研究目标是设计一款结构简单、价格低廉、精度适中、稳定性高的转矩转角一体化传感器。 首先，本文通过介绍国内外几种较为成熟的转向传感器设计方案，研究了转矩和转角测量过程中信号的转换方法，论述了转向传感器的发展趋势，明确了总体的设计目标。结合对转角和转矩测量误差需求的分析结果，提出了基于多极磁环的转矩测量方案和基于游标法的转角测量方案，并给出了一体化传感器的整体结构图。 其次，对多极磁环的磁场分布进行有限元分析，阐释了磁环外围的磁场角度与转向轴转矩之间的关系，设计了以磁场角度传感器KMA220为核心的转矩测量方案的硬件结构，并依据扭杆变形和KMA220输出信号之间的输入输出关系，设计了对应的信号转换和校正方法。 传感器的转角测量方案包含由三个外啮合的齿轮构成的传动结构，本文结合转角方案中齿轮组的传动关系，阐述了游标法测量转角的基本运算原理，并设计了基于磁场角度传感器KMZ60的小齿轮转角测量方案。针对KMZ60传感器电桥的输入输出特性，制定了针对KMZ60输出信号的补偿方法，经过补偿的信号经过CORDIC算法进行反正切运算，从而计算出两个小齿轮的转角，结合游标算法，最终推算出转向盘转角信号。 最后，本文使用自行设计的转向传感器测试平台作为测试工具，制定转矩和转角方案对应的测试流程，对自行设计的一体化传感器进行静态性能测试。实验结果表明，本文设计的一体化转向传感器性能稳定，有较高的精度，能够基本EPS系统的性能需求。 |
| 作者： | 高远 |
| 专业： | 机械工程;车辆工程 |
| 导师： | 季学武;李伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
