电动转向器转矩转角传感器研究

汽车市场是传感器市场中最大的一个。同时传感器在汽车现代化系统中扮演着重要的角色。随着社会对安全、节能环保汽车的需求的提高。更多的汽车装备了电动转向器(EPS)和电子稳定程序(ESP)以及其他智能控制系统。这些汽车电控系统的有效运行,不仅需要转向转矩信号,而且需要转向角度信号。目前EPS转矩传感器或ESP的转角传感器是两种独立的且应用不同原理的传感装置。本文研究一种安装于转向柱的非接触式转矩/转向角集成转向传感器,通过对信号变换方法的创新研究和信号变换装置的设计,将转矩/转角两种传感器集成为一个传感器,实现对转矩/转角的同时测量。 文章介绍了当前用于电动助力转向器的各种转矩传感器。对目前所采用的各种类型的转矩传感器和转角传感器进行了介绍,并对他们的优缺点进行综合对比分析。提出了一种新型的非接触式转矩/转角传感器。设计出该传感器关键部件的机械结构。采用磁阻(MR)器件作为敏感元件,结合一定的放大电路和滤波电路,使用专用角度相位差信号处理芯片UZZ9000。应用EDA工具软件Cadence作为电路设计工具设计了信号调理的硬件电路。使用Matlab软件对转矩/转角传感器系统功能进行了验证。得出转矩和转向角度之间的关系。最后运用Matlab中的Simulink工具箱对整个传感器的信号处理系统进行仿真,并生成仿真波形。结合仿真波形,分析得出电动转向器转矩和转向角之间的关系。 本文重点研究该传感器的扭矩到磁电信号、转向角信号到磁电信号的非接触式信号获取变换方法和信号变换装置的结构要求;信号调理电路的构成;传感器信号与EPS电控单元之间电信号的匹配关系和传感器的特性等关键技术。把转矩和转角信号集成到一个传感器中测量是本文的创新点之一,它可以减少汽车中传感器的数量但又能提供汽车其他智能单元所需的转向角信号。本文的另一创新点是将角度专用处理芯片UZZ9000引用到转矩传感器中,它使电路的分离元件大大减少。从而简化了整个传感器的信号处理电路。