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E+E傳感器系統的性能需求論述
隨著汽車工業的快速發展,電子設備和電控系統在汽車上的裝配數量逐步增加。電動助力轉向系統(EPS)具有節能環保、結構緊湊以及控制靈活等優點,因而在乘用車上得到廣泛的應用。轉向E+E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。
車身電子穩定系統(ESP)等電子控制系統需要EPS共享轉向盤角度信號,作為識別駕駛意圖的依據。的研究目標是設計一款結構簡單、價格低廉、精度適中、穩定性高的轉矩轉角一體化E+E傳感器。首先,通過介紹國內外幾種較為成熟的轉向E+E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,述了轉向E+E傳感器的發展趨勢,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E+E傳感器的整體結構圖。其次,對多極磁環的磁場分布進行有限元分析,闡釋了磁環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E+E傳感器KMA220為核心的轉矩測量方案的硬件結構,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。 E+E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,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E+E傳感器KMZ60的小齒輪轉角測量方案。針對KMZ60E+E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,從而計算出兩個小齒輪的轉角,結合游標算法,終推算出轉向盤轉角信號。后,使用自行設計的轉向E+E傳感器測試平臺作為測試工具,制定轉矩和轉角方案對應的測試流程,對自行設計的一體化E+E傳感器進行靜態性能測試。實驗結果表明,設計的一體化轉向E+E傳感器性能穩定,有較高的精度,能夠基本EPS系統的性能需求。
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