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E+E傳感器系統(tǒng)的性能需求論述
隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展,電子設(shè)備和電控系統(tǒng)在汽車上的裝配數(shù)量逐步增加。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)具有節(jié)能環(huán)保、結(jié)構(gòu)緊湊以及控制靈活等優(yōu)點,因而在乘用車上得到廣泛的應用。轉(zhuǎn)向E+E傳感器是EPS的重要組成部分,為EPS提供駕駛員的轉(zhuǎn)向手力矩和轉(zhuǎn)向盤角度信號。
車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)等電子控制系統(tǒng)需要EPS共享轉(zhuǎn)向盤角度信號,作為識別駕駛意圖的依據(jù)。的研究目標是設(shè)計一款結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、精度適中、穩(wěn)定性高的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角一體化E+E傳感器。首先,通過介紹國內(nèi)外幾種較為成熟的轉(zhuǎn)向E+E傳感器設(shè)計方案,研究了轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角測量過程中信號的轉(zhuǎn)換方法,述了轉(zhuǎn)向E+E傳感器的發(fā)展趨勢,明確了總體的設(shè)計目標。結(jié)合對轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩測量誤差需求的分析結(jié)果,提出了基于多極磁環(huán)的轉(zhuǎn)矩測量方案和基于游標法的轉(zhuǎn)角測量方案,并給出了一體化E+E傳感器的整體結(jié)構(gòu)圖。其次,對多極磁環(huán)的磁場分布進行有限元分析,闡釋了磁環(huán)外圍的磁場角度與轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系,設(shè)計了以磁場角度E+E傳感器KMA220為核心的轉(zhuǎn)矩測量方案的硬件結(jié)構(gòu),并依據(jù)扭桿變形和KMA220輸出信號之間的輸入輸出關(guān)系,設(shè)計了對應的信號轉(zhuǎn)換和校正方法。 E+E傳感器的轉(zhuǎn)角測量方案包含由三個外嚙合的齒輪構(gòu)成的傳動結(jié)構(gòu),結(jié)合轉(zhuǎn)角方案中齒輪組的傳動關(guān)系,闡述了游標法測量轉(zhuǎn)角的基本運算原理,并設(shè)計了基于磁場角度E+E傳感器KMZ60的小齒輪轉(zhuǎn)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(jīng)過補償?shù)男盘柦?jīng)過CORDIC算法進行反正切運算,從而計算出兩個小齒輪的轉(zhuǎn)角,結(jié)合游標算法,終推算出轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號。后,使用自行設(shè)計的轉(zhuǎn)向E+E傳感器測試平臺作為測試工具,制定轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角方案對應的測試流程,對自行設(shè)計的一體化E+E傳感器進行靜態(tài)性能測試。實驗結(jié)果表明,設(shè)計的一體化轉(zhuǎn)向E+E傳感器性能穩(wěn)定,有較高的精度,能夠基本EPS系統(tǒng)的性能需求。
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