[发明专利]一种方向盘转动角度的测量方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种方向盘转动角度的测量方法和装置。

背景技术

随着消费者对汽车安全性能要求以及驾驶舒适性的要求的逐步提高，开发更加安全舒适的安全控制系统是汽车安全系统发展的必然趋势。主动安全系统也就进入了发展、普及的快车道，欧美国家法规已明确规定车辆必须匹配车身稳定系统。而诸如车身电子稳定系统(Electronic Stability Program，简称ESP)、弯道辅助照明系统(Adaptive Front-Lighting System,简称AFS)、防疲劳系统、辅助倒车系统等主动安全系统中均要使用方向盘转角传感器。所以，精准的方向盘转动角度输出直接影响ESP等主动安全系统对驾驶员行驶意图的判断，进而影响行车的安全。

传统的绝对值转角传感器基于电阻分压原理，通常使用导电塑料作为电阻器来分压。在电阻器的两端施加一直流电压，一个滑动接触点随着方向盘的转动在电阻器两端内运动，方向盘转动到2个端点位置时，滑动接触点刚好运动到电阻器两端。测量接触点和电阻器一端的电压即可求得方向盘的绝对转角位置。由于电阻分压式绝对值转角传感器是接触式传感器，其敏感元件发生频繁的机械接触。在相互运动过程中会产生磨损，影响了传感器的检测精度及使用寿命，因此，对材料选择要求比较苛刻，润滑剂的性能参数也是接触式传感器设计过程中必须考虑的问题。

新型绝对值转角传感器大多采用GMR原理，基于巨磁阻效应的磁感芯片配合上合适的磁路，可以感应出旋转范围在0到360度的绝对角位置。绝对值转角传感器的优点是在发动机点火时刻就可以立即得到方向盘的绝对转角位置。而单个GMR芯片在测量小于360°的转角可以达到很高的精度，但当测量的角度大于360°时就会遇到确定所转的圈数问题。现有技术的处理方法是通过第一GMR传感器获得小齿轮旋转的角度α，通过第二GMR传感器获得大齿轮旋转的角度β，再由微处理器根据α、β和大小齿轮转角关系图算出大齿轮旋转的圈数P，最后由转动的圈数P和大齿轮旋转的角度β算出主动齿轮旋转的角度θ。

上述技术发明中是利用单个齿轮的转动角度来计算方向盘转动的角度，对其结构设计的精度要求非常高，也容易造成对齿轮转动圈数的误判，增加了设计难度和成本。

发明内容

本发明为解决现有测量方法和装置对结构件精度要求高的技术问题，提供一种方向盘转动角度的测量方法和装置。

本发明提供一种方向盘转动角度的测量方法，包括以下步骤：步骤1：分别获得第一从动齿轮的旋转角度α和第二从动齿轮的旋转角度β；步骤2：第一从动齿轮的旋转角度α和同时得到的第二从动齿轮的旋转角度β相减，得到差值ω；步骤3：对差值ω进行修正；步骤4：由修正后的差值ω、主动齿轮、第二从动齿轮和第一从动齿轮的齿轮齿数L、M和N，计算出主动齿轮旋转的绝对角度θ, 绝对角度θ即为方向盘的旋转角度。

优选的，当主动齿轮带动中心固定有磁铁的第一从动齿轮和第二从动齿轮旋转时，磁铁上方的GMR传感器会感应到磁场的变化并输出相对应的从动齿轮的旋转角度α和β。

优选的，对于差值ω的修正方法如下：

当α > β时，ω = α – β；

当α < β时，ω = α -  β + 360。

优选的，主动齿轮的旋转角度θ计算公式：

θ=(ω+（T - 1）* 360)/(L *（1/N – 1/M）)；

其中，ω为修正后的第一从动齿轮的角度α和第二从动齿轮的β的差值；

L为主动齿轮的齿轮齿数，M为第二从动齿轮的齿轮齿数，N为第一从动齿轮的齿轮齿数；

T为校正参数，当ω> 0时，T = 1；当ω< 0时，T = 0。

优选的，其特征在于，L=42，M=28，N=26。

本发明还提供一种方向盘转动角度的测量装置，包括：主动齿轮，由方向盘的主转动轴带动旋转；第一从动齿轮，与所述主动齿轮啮合；第二从动齿轮，与所述主动齿轮啮合；第一GMR传感器，设置在第一从动齿轮上方，获取第一从动齿轮的旋转角度α；第二GMR传感器，设置在第二从动齿轮上方，获取第二从动齿轮的旋转角度β；和微处理器，布置在控制电路板上，对以上获取的第一从动齿轮的旋转角度α和同时得到的第二从动齿轮的旋转角度β相减，得到差值ω；再对差值ω进行修正；最后，由修正后的差值ω、主动齿轮、第二从动齿轮和第一从动齿轮的齿轮齿数L、M和N，计算出主动齿轮A旋转的绝对角度θ。

优选的，对于差值ω的修正方法如下：

当α > β时，ω = α – β；