转角传感器作用万向钱潮取得线控制动传动系统专利，解决装配后的转角传感器的精度问题

发布时间：2024-11-24 13:11:51

万向钱潮取得线控制动传动系统专利，解决装配后的转角传感器的精度问题

金融界2024年6月21日消息，天眼查知识产权信息显示，万向钱潮股份公司取得一项名为“一种线控制动传动系统的转角传感器精度检测方法“，授权公告号CN118031890B，申请日期为2024年4月。

专利摘要显示，本发明涉及线控制动传动系统技术领域，具体而言，涉及一种线控制动传动系统的转角传感器精度检测方法，包括以下步骤：获取对拖电机的转速数据集，所述转速数据集包括至少三组设定转速数据子集；根据设定转速数据子集在设定周期内得到对拖电机的转过角度数据集；获取转角传感器在设定周期内的监测角度数据集；根据转过角度数据集与监测角度数据集获得误差数据集；根据误差数据集获得当前设定转速数据子集的最大误差值，若最大误差值大于要求阈值，则给出警报信号并终止检测；其中，所述转角传感器设置于驱动电机上，所述对拖电机与所述驱动电机同轴连接，这样就解决了如何校对装配后的转角传感器的精度的问题。

本文源自金融界

简述电动转向系统扭矩转角传感器

一般来说，电动助力转向系统的基本策略如下图，可见其所有基本控制模块，输入要么需要方向盘力矩信号，要么需要方向盘转角信号（方向盘转速通过转角信号计算得到），这两个信号一般来说是通过一个扭矩转角传感器TAS（Torque and Angle Sensor）来获取。本文浅尝辄止地讲一讲目前EPS系统中用到的主流扭矩转角传感器。

TAS的扭矩检测功能，其本质上还是一个转角传感器，TAS与扭杆组装在一起构成扭矩传感器总成，方向盘转动时，扭杆与扭矩传感器的上半部分与下半部分存在一个相对偏转角，TAS就是通过检测这个相对转角来测量方向盘力矩的。

在实际的应用中，还有TIS（Torque+Index Sensor）和TOS（Torque Only Sensor）两种，TIS只能提供扭矩信号和绝对转角的过零信号脉冲，系统可以结合电机角度来得到方向盘角度；TOS只能提供扭矩信号。

TAS发展至今，大抵经过了接触式传感器和非接触式传感器两个阶段，接触式传感器由于传感元件之间一直存在滑动摩擦，因此在使用过程中容易受到磨损老化，出现测量信号不准确甚至报错的情况。这种类型的传感器已经逐渐被淘汰。

TAS大抵可以分为如下几类，下文将分别述之。

（1）接触式电位器扭矩转角传感器

接触式传感器主要代表有日系早期的扭矩传感器和BI公司的第一代扭矩转角传感器。其感知元件均采用高精度电位器，当扭杆发生形变转过一定角度时，机械结构巧妙地带动电位器同步旋转相应的角度，从而引起电位器的电阻发生变化，达到测量角度的目的。

（2）旋变式非接触式TAS

旋变式的非接触式TAS在日本的EPS供应商中应用比较多一些，其基本原理为定子线圈上提供一个正弦的励磁电流，在气隙中空间形成一个正弦分布的旋转磁场，转子线圈感应该磁场得到一个与励磁同频率但不同赋值和不同相位的正弦电压信号，通过解析该感应电动势可以得子转子线圈的位置，从而得到测量扭杆偏转角。

（3）霍尔式非接触式扭矩传感器

这一类的TAS是目前市场上用得最多的，市场占有量最大的厂家分别是海拉、法雷奥和博世。三家的传感器虽然都是应用的霍尔效应，但在其信号产生机理和应用上却有本质的区别。

首先让我们来看看什么是霍尔效应？

在与磁场垂直的N型半导体薄片上通以电流I，由于N型半导体的载流子为电子，因此电子将沿与电流相反的方向运动。由于洛仑磁力的作用，电子发生偏转，一侧形成电子累积，另一侧形成正电荷累积，于是元件的横向便形成了电场。该电场阻止电子继续向侧面偏移，当电子所受电场力与洛仑兹力相等时，电子的累积达到动态平衡。这时在两端横面之间建立的电场称为霍尔电场，相应的电势称为霍尔电势。

通过以上的定义，显然如果要利用霍尔效应产生电势，需要以下几个条件：

磁场（可以是永磁体生磁，也可以是电生磁）

半导体薄片（芯片厂搞定）

半导体薄片上通过一个电流

其结果为：

在半导体薄片上与磁场和电流平面垂直的方向产生一个电势，该电势大小与磁场方向及电流大小有关。

3.1 BOSCH的TOS/TIS方案

传感器由MU（永磁体单元）、FTU（磁场传导单元）和SU（传感单元三部分组成）。

其信号输出类型有模拟量、PWM和PAS4协议、PSI5协议几种类型。MU的磁性非常大，而为了获得准确的扭矩精度，对MU、FTU以及SU之间的装配间隔的要求也相当高，给小总成的安装工艺带来的问题比较多。

3.2 Valeo的TAS方案

Valeo的传感器也是使用永磁体励磁，但是只有永磁体和传感单元两个单元。跟Bosch的传感器相比较，我们可以理解成valeo把FTU和SU做了集成化。

永磁体励磁的TAS扭矩检测原理如下图所示：

（1）永磁体在圆周上均匀分步n对磁场N－S极（一般为8对），磁场在气隙内呈均匀正弦分步

（2）当永磁体和磁场传导单元发生相对角位移时，磁场传导单元所在位置的空间磁场发生相应变化

（3）Hall芯片感应磁场传导单元所在位置的磁场，并将其转换成电压信号

为了检测绝对转角信号，valeo的ASU方案中在跟输入轴上先增加了一个大的齿轮，然后又安装了两个速比不一样的AS齿轮和RS齿轮（下图标注有BUG，请读者自行找茬），其中AS齿轮与大齿轮的速比为360:144，RS齿轮与大齿轮的速比为360:2448.在该齿轮上安装有两个另外的永磁体，各有一片Hall芯片（无磁场传导单元）来采集AS和RS的信号。