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磁阻式EPS轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角E+E傳感器
目前,電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)在汽車上的應(yīng)用十分廣泛。而轉(zhuǎn)矩E+E傳感器性能的好壞對(duì)整個(gè)EPS系統(tǒng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。在汽車電子集成控制的大勢(shì)所趨下,將轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩,角度以及方向三者的測(cè)量集成到單一E+E傳感器上進(jìn)行是汽車發(fā)展必然的選擇,同時(shí)非接觸的測(cè)量方式也必然將取代傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量方式。降低轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角E+E傳感器的成本以及使其測(cè)量更易于實(shí)現(xiàn),也將促進(jìn)EPS的快速發(fā)展。因此,為EPS提出一個(gè)符合要求的結(jié)構(gòu)并做出研究是非常必要的。

磁阻式EPS轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角E+E傳感器
汽車市場(chǎng)是E+E傳感器市場(chǎng)中zui大的一個(gè)。同時(shí)E+E傳感器在汽車現(xiàn)代化系統(tǒng)中扮演著重要的角色。隨著社會(huì)對(duì)安全、節(jié)能環(huán)保汽車的需求的提高。更多的汽車裝備了電動(dòng)轉(zhuǎn)向器(EPS)和電子穩(wěn)定程序(ESP)以及其他智能控制系統(tǒng)。這些汽車電控系統(tǒng)的有效運(yùn)行,不僅需要轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩信號(hào),而且需要轉(zhuǎn)向角度信號(hào)。目前EPS轉(zhuǎn)矩E+E傳感器或ESP的轉(zhuǎn)角E+E傳感器是兩種獨(dú)立的且應(yīng)用不同原理的傳感裝置。研究一種安裝于轉(zhuǎn)向柱的非接觸式轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)向角集成轉(zhuǎn)向E+E傳感器,通過(guò)對(duì)信號(hào)變換方法的創(chuàng)新研究和信號(hào)變換裝置的設(shè)計(jì),將轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)角兩種E+E傳感器集成為一個(gè)E+E傳感器,實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)角的同時(shí)測(cè)量。 文章介紹了當(dāng)前用于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器的各種轉(zhuǎn)矩E+E傳感器。對(duì)目前所采用的各種類型的轉(zhuǎn)矩E+E傳感器和轉(zhuǎn)角E+E傳感器進(jìn)行了介紹,并對(duì)他們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜合對(duì)比分析。提出了一種新型的非接觸式轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)角E+E傳感器。設(shè)計(jì)出該E+E傳感器關(guān)鍵部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)。采用磁阻(MR)器件作為敏感元件,結(jié)合一定的放大電路和濾波電路,使用角度相位差信號(hào)處理芯片UZZ9000。應(yīng)用EDA工具軟件Cadence作為電路設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)了信號(hào)調(diào)理的硬件電路。使用Matlab軟件對(duì)轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)角E+E傳感器系統(tǒng)功能進(jìn)行了驗(yàn)證。得出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向角度之間的關(guān)系。zui后運(yùn)用Matlab中的Simulink工具箱對(duì)整個(gè)E+E傳感器的信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行仿真,并生成仿真波形。結(jié)合仿真波形,分析得出電動(dòng)轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向角之間的關(guān)系。重點(diǎn)研究該E+E傳感器的扭矩到磁電信號(hào)、轉(zhuǎn)向角信號(hào)到磁電信號(hào)的非接觸式信號(hào)獲取變換方法和信號(hào)變換裝置的結(jié)構(gòu)要求;信號(hào)調(diào)理電路的構(gòu)成;E+E傳感器信號(hào)與EPS電控單元之間電信號(hào)的匹配關(guān)系和E+E傳感器的特性等關(guān)鍵技術(shù)。首先,介紹了半導(dǎo)體元件的磁阻效應(yīng)及其基本原理,并以此作為橋梁,設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)矩E+E傳感器和轉(zhuǎn)角E+E傳感器。然后根據(jù)目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的集成轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角E+E傳感器的產(chǎn)品或者研發(fā)機(jī)構(gòu)提出的設(shè)想,分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn),提出自己的測(cè)量方法以及結(jié)構(gòu)。其次,對(duì)EPS轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角E+E傳感器信號(hào)的調(diào)理電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了單片機(jī)外的差動(dòng)放大電路和RC濾波電路,基于LPC2129芯片設(shè)計(jì)了zui小系統(tǒng),并基于ADS1.2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了對(duì)E+E傳感器信號(hào)的進(jìn)一步的軟件濾波和故障診斷。zui后,對(duì)自行開(kāi)發(fā)的EPS轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角E+E傳感器在專門的汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)臺(tái)上進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)。并將其試驗(yàn)結(jié)果和國(guó)內(nèi)外成熟產(chǎn)品的試驗(yàn)結(jié)果做對(duì)比,分析自行開(kāi)發(fā)的EPS轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角E+E傳感器的各項(xiàng)性能是否能夠滿足裝備EPS的基本要求。

磁阻式EPS轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角E+E傳感器
把轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角信號(hào)集成到一個(gè)E+E傳感器中測(cè)量是的創(chuàng)新點(diǎn)之一,它可以減少汽車中E+E傳感器的數(shù)量但又能提供汽車其他智能單元所需的轉(zhuǎn)向角信號(hào)。另一創(chuàng)新點(diǎn)是將角度處理芯片UZZ9000引用到轉(zhuǎn)矩E+E傳感器中,它使電路的分離元件大大減少。從而簡(jiǎn)化了整個(gè)E+E傳感器的信號(hào)處理電路。