磁阻式车用转向传感器的研究-硕士论文.pdf

武汉理工大学
硕士学位论文
磁阻式车用转向传感器的研究
姓名:余树桥
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:赵燕
20070401
捅要转向扭矩、角度及方向是汽车行驶中的重要参数,特别是对于装备有电动助力转向系统的汽车而言。、角度及方向三者的测量集成到单一的传感器上进行是汽车发展必然的选择,同时非接触式扭矩传感器也必将代替接触式扭矩传感器。扭矩传感器成本的降低及测量更加易于实现也将成为电动助力转向快速发展的一个重要因素。因此为电动助力转向提出一种符合条件的结构并做出研究是非常必要的。本文系统地探讨和建立了一种基于磁阻效应的,集成转向扭矩、角度及方向测量的转向传感器,为这磁阻式传感器的设计提供一定的理论依据。首先介绍半导体元件的磁阻效应及其基本原理,作为整个系统机械量到电量转化的桥梁;然后根据目前汽车转向系统发展的现状以及各大汽车制造商对未来转向系统的发展预测,分析了市场上各种车用转向扭矩传感器的优缺点和扭矩的测量方式,以扭轴法作为本课题测量方法;构造出集成转向扭矩、角度及方向测量的磁阻式扭矩传感器的机械结构一将全部转向载荷加载在扭杆上;并对扭杆的设计与选用做出了详细的分析,提出机械量到电量的之间的测量方法;给出信号处理电路的基本原理图,最后根据输出信号之间的关系,分析出电控单元需要的主要参数相对扭转角、绝对扭转角及转向的算法。关键字:电动助力转向扭矩传感器转向传感器磁阻效应武汉理工大学硕士学位论文
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第滦髀课题来源及研究意义。缍O蚱骷蚪向,这套机构即为汽车的转向系统。汽车的转向系统按照能源的不同分为机械转世纪上半叶,在没有任何电子和传感器的情况下,汽车同样能够很好地工作。世纪年代,电子元件被引入,改变了汽车零件设计。电子元件的引入主要是为了减少燃料消耗和废气排放,增加舒适和动力。汽车在行驶过程中,驾驶员需要通过一套机构随时改变或恢复汽车行驶方向系和动力转向系。为了实现在各种行驶条件下转向所需要的力都是最佳值,在转向系统上采用了助力控制系统。汽车动力转向系是在机械转向系统的基础上增设了一套转向助力装置所构成的转向系统,它兼用驾驶员的体力和助力装置的动力作为能源。一般来说,汽车及工程机械在停车及车速较低时,操纵转向盘感觉很沉重,中速时较轻快,高速时却又出现“转向发飘现象”,容易使驾驶人员丧失路感,使方向失控。为了避免上述情况的发生,动力转向装置在汽车低速时提供较大的转向助力,使操纵力减小;而在高速时,转向助力较小,使操纵力增大,避免转向盘“发飘”及驾驶人员丧失路感,以提高行驶的安全性。采用助力转向的目的是使汽车在任何工况下,都有较为理想的操纵稳定性和转向轻便性。在正常的情况下,汽车转向操纵所需要的力大部分由助力装车提供,只有小部分由驾驶员提供,但在助力转向失效时,驾驶员仍能通过机械转向系统实现汽车的转向操纵。按照转向动力源来分,目前汽车转向系统分为纯人力转向和动力辅助转向。后者又经历了机械机构助力转向、液压助力转向和电动助力转向三个阶段。,以下简称为是在传统机械转向系统的基础上,根据作用在方向盘上的转矩信号和汽车的行驶车速信号通过电子控制装置使电机产生相应大小和方向的辅助力,协助驾驶员进行转向操作并获得最佳转向特性的伺服系统。图是目前几种已经市场化的电动转向器的外形结构。电动转向系统武汉理工大学硕士学位论文
图几种电动转向器结构外观图牡缍O蛳低持饕S伤牟糠止钩桑夯底O蜃爸方向盘、转向柱等转矩传感器、转向助力机构Φ缁⒗牒掀鳌⒓跛俅ǘ及电子控制单元,简称。图堑湫偷淖O蛑降缍O蚱的结构示意图。助力电机仅在需要转向助力的情况下工作,当驾驶员操纵方向盘进行转向时,转矩传感器根据转向转矩的大小产生相应的电压信号,荽ǜ衅骷觳獾降淖>氐缪剐藕藕统邓傩藕牛鲋噶羁刂剖淙氲机的电流,从面产生所需的转向助力转矩。图O蛑降缍O蚱鹘峁故疽馔目前,电动助力转向已部分取代液压动力转向,正成为世界汽车技术发展的热点。钦庵种苯右揽康缌μ峁└ㄖ>的动力转向系统,是为了满足人们对驾驶轻便性的要求而产生的。它可以根据不同的使用工况控制电动机提供不同的辅助动力,这也符合当前电控技术与汽车技O蛑玖π问〕萋种π问术相结合的趋势。武汉理工大学硕士学位论文菝糠玖π问,
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