学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

汽车电动助力转向(EPS)中传感器的研究

作　者: 张英福
导　师: 朱文
学　校: 重庆大学
专　业: 机械电子工程
关键词: EPS 转向传感器扭矩绝对位置角度角度测量芯片
分类号: U463.444
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 338次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在汽车电动助力转向(EPS)系统中,ECU要进行助力控制必须获得转动过程中的动态参数。这些参数主要有转向扭矩、方向盘位置角度及方向等,它们是ECU实施助力控制的重要依据。因此,测量这些参数的传感器是电动助力转向系统关键的部件之一。而车用传感器对使用环境,成本,稳定性等要求都比较高,这也是人们对它不断研究,更新的原因。随着微处理器技术的发展,成本的不断降低,以及对传感器性能要求的不断提高,智能传感器必将是未来传感器发展的方向,它具有设计简单,稳定性高,更新容易,等优点。本传感器中就嵌入了微处理器。本文通过对扭矩测量方法的研究,使用新型角度测量芯片,设计了一种非接触式的,智能的,集成有扭矩测量、绝对位置角度测量和转动方向测量为一体的转向传感器。首先对扭矩测量方法和角度测量芯片TLE5011进行了介绍,并通过实验获得其角度测量的精度。它是整个测量系统的机械量到电量转化的重要桥梁。然后对扭矩测量方法进行介绍、比较,并根据汽车转向特性和角度测量芯片性能,提出了转向传感器的测量方法。通过测量扭杆的扭转变形角度测得扭矩。使用游标卡尺原理测量方向盘的绝对位置角度。在MCU中使用微分计算获得转动方向及转动速度。最后,根据测量方法提出了传感器的整体结构设计方案。传感器系统使用三个TLE5011角度测量芯片IC1、IC2、IC3。其中IC1与IC2由于扭杆的扭转变形会产生转角差,IC1与IC3由于传动比不同也会产生转角差,通过计算分析可以得到扭矩与转角差和方向盘转角与转角差之间的关系,最终转向参数的测量可以通过这三个角度测量芯片测得的角度值计算求得。传感器的设计包括机械结构设计、测量电路设计和测量程序设计。通过各章节的具体描述设计出了一个完整的传感器。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-7
1 绪论  7-19
  1.1 转向系统的发展及现状  7-9
  1.2 EPS 及其关键部件——转向传感器  9-12
  1.3 转向传感器国内外现状  12-17
  1.4 本课题主要研究内容和意义  17-19
2 扭矩测量原理及角度测量芯片  19-33
  2.1 扭矩测量方法  19-22
    2.1.1 转矩的定义  19
    2.1.2 转矩的测量方法  19-22
  2.2 基于巨磁电阻的角度测量芯片  22-32
    2.2.1 巨磁电阻理论  22-23
    2.2.2 TLE5011 内部结构  23-24
    2.2.3 角度测量原理  24-26
    2.2.4 TLE5011 的基本参数  26-27
    2.2.5 磁钢的设计  27-28
    2.2.6 角度测量实验  28-32
  2.3 本章小结  32-33
3 传感器整体结构设计  33-41
  3.1 整体结构的确定  33-35
  3.2 测量值的计算分析  35-39
    3.2.1 扭矩的计算分析  35-37
    3.2.2 方向盘绝对转角计算分析  37-39
  3.3 本章小结  39-41
4 传感器的机械结构设计  41-51
  4.1 机械结构总成  41-43
  4.2 扭杆设计  43-49
    4.2.1 扭杆的材料力学分析及对转向系统动力性能的影响  43-45
    4.2.2 扭杆结构设计  45-49
  4.3 齿轮传动设计  49-50
  4.4 本章小结  50-51
5 测量电路的设计  51-61
  5.1 测量电路结构设计  51-52
  5.2 MCU 的选型  52-55
  5.3 角度传感器芯片电路  55-56
  5.4 电源管理模块  56-57
  5.5 CAN 通信接口电路  57-58
  5.6 JTAG 接口电路  58-59
  5.7 本章小结  59-61
6 传感器测量的程序设计  61-71
  6.1 概述  61-62
  6.2 参数测量模式  62-66
    6.2.1 参数测量计算方法设计  62-64
    6.2.2 参数测量程序设计  64-66
  6.3 正常工作模式  66-68
    6.3.1 扭矩的测量计算  66-67
    6.3.2 方向盘转角的测量计算  67-68
  6.4 正常工作模式程序设计  68
  6.5 本章小结  68-71
7 结论  71-73
  7.1 误差测量实验分析  71-72
  7.2 总结  72-73
致谢  73-75
参考文献  75-79
附录  79

汽车电动助力转向(EPS)中传感器的研究

内容摘要

全文目录

相似论文