一種方向盤角度傳感系統及其測量方法技術方案

本發明專利技術公開了一種方向盤角度傳感系統及其測量方法

【技術實現步驟摘要】
一種方向盤角度傳感系統及其測量方法


[0001]本專利技術涉及方向盤相關
，尤其是指一種方向盤角度傳感系統及其測量方法
。

技術介紹

[0002]非接觸式帶
CAN
總線實現角度和速度測量技術的推廣普及應用上國外進口技術產品一直處于領先地位，而且采用的芯片也普遍為國外進口
。
在測量精度和速度上無法實現與進口技術產品同等水平，同時也無法實現所有采用芯片的
100%
國產化，因此與進口技術存在較大的差距
。

技術實現思路

[0003]本專利技術是為了克服現有技術中存在上述的不足，提供了一種具有高精度和高速度的方向盤角度傳感系統及其測量方法
。
[0004]為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種方向盤角度傳感系統，包括角度傳感組件和角度傳感控制電路，所述的角度傳感組件包括方向盤安裝支架
、
主動齒輪
、
從動齒輪和霍爾傳感組件，所述的主動齒輪和從動齒輪均安裝在方向盤安裝支架上，所述的從動齒輪安裝在主動齒輪的外側且與主動齒輪相嚙合，所述的霍爾傳感組件安裝在從動齒輪上且與角度傳感控制電路電連接
。
[0005]本專利技術采用了當前比較先進的霍爾傳感技術實現了角度非接觸式測量，比傳統接觸式測量技術在磨損和壽命上得到了極大的提高，同時通過主動齒輪和從動齒輪的設計采用兩個帶齒差的齒輪，通過齒差數據又實現了角度的絕對定位技術；同時采用汽車
CAN
總線技術發送數據更加穩定可靠，實現了數據的高速實時傳輸
。
本專利技術實現了對汽車方向盤旋轉角度和旋轉速度進行精確測量，從而為汽車
BCM
提供精確實時的汽車方向盤動態轉動速度和姿態數據，為汽車
ABS
和
EPS
系統提供動作依據
。
[0006]作為優選，所述的方向盤安裝支架上設有主動輪孔和從動輪孔，所述的主動齒輪安裝在主動輪孔內，所述的從動齒輪安裝在從動輪孔內，所述的從動齒輪和霍爾傳感組件均有兩個，所述的從動齒輪與霍爾傳感組件一一對應
。
[0007]作為優選，所述的霍爾傳感組件包括永磁組件和霍爾傳感芯片，所述的永磁組件安裝在從動齒輪的中心位置處，所述的霍爾傳感芯片安裝在方向盤安裝支架上且置于永磁組件的正上方
。
[0008]作為優選，所述的永磁組件包括兩塊永磁鐵，兩塊永磁鐵均安裝在從動齒輪的中心位置處且呈左右對稱分布，其中一塊永磁鐵的
S
極與另一塊永磁鐵的
N
極相對應，所述的霍爾傳感芯片置于兩塊永磁鐵之間且與永磁組件不接觸
。
[0009]作為優選，所述的角度傳感控制電路包括角度采集電路
、
電源穩壓電路
、
數據收發電路和單片機，所述的角度采集電路
、
電源穩壓電路和數據收發電路均與單片機電連接，所述的角度采集電路與霍爾傳感芯片電連接，所述的數據收發電路電連接有車身
BCM。
一一對應
。
霍爾傳感組件8包括永磁組件4和霍爾傳感芯片5，永磁組件4安裝在從動齒輪6的中心位置處，霍爾傳感芯片5安裝在方向盤安裝支架1上且置于永磁組件4的正上方
。
永磁組件4包括兩塊永磁鐵，兩塊永磁鐵均安裝在從動齒輪6的中心位置處且呈左右對稱分布，其中一塊永磁鐵的
S
極與另一塊永磁鐵的
N
極相對應，霍爾傳感芯片5置于兩塊永磁鐵之間且與永磁組件4不接觸
。
[0021]從圖1中可以看出霍爾傳感芯片5與從動齒輪6帶動的永磁鐵在物理上是完全隔離分開的，通過獲取永磁鐵的磁極變化角度而獲取從動齒輪6變化角度，而從動齒輪6變化角度經主動齒輪3能夠獲取方向盤變化角度，從而實現非接觸式方向盤角度檢測技術
。
[0022]如圖2所示，角度傳感控制電路包括角度采集電路
、
電源穩壓電路
、
數據收發電路和單片機，角度采集電路
、
電源穩壓電路和數據收發電路均與單片機電連接，角度采集電路與霍爾傳感芯片5電連接，數據收發電路電連接有車身
BCM。
電源穩壓電路為
DCDC
穩壓電路， DCDC
穩壓電路內設有電壓電流保護電路
。
角度采集電路通過
SPI
總線與單片機電連接
。
數據收發電路通過
CAN
總線與車身
BCM
電連接
。
[0023]該角度傳感控制電路采用了兩個邁德爾（
U3/MT6501
，
U4/MT6501
）霍爾傳感芯片5采集方向盤帶動的永磁鐵角度，單片機
MCU
（
U2/KF8A100GQP
）通過
SPI
接口讀取兩個霍爾傳感芯片5角度數據，電源由
LDO
（
U1/SA21345A
）提供
DC5V
供電，單片機
MCU
對數據進行濾波運算后由數據收發電路中的收發器（
U5/SIT1051T
）通過
CAN
總線把數據發送給汽車
BCM
，以實現對方向盤角度和速度的實時檢測
。
在圖2中，
DC12V
電源從
Pin12
進來經過
D1
防反接到
U1
得到
DC5V
電壓給后部提供
VCC
電源
。
兩個
MT6501
模塊分別采集兩個從動齒輪6轉動角度數據，通過
SPI
總線送到
MCU。MCU
獲得兩個
MT6501
模塊采集數據后經過運算得到主動齒輪3轉動角度數據，通過
SIT1051T
接口芯片轉換為
CAN
總線數據送出給車身
BCM。
[0024]本專利技術還提供了一種方向盤角度傳感系統的測量方法，具體操作方法如下：（1）當主動齒輪3轉
360
度時，兩個從動齒輪6轉動角度的差值在不超過
360
度時，與主動齒輪3的轉動角度是具有線性對應關系的；（2）兩個從動齒輪6的當前位置轉動角度差值通過霍爾傳感芯片5直接讀取到的值相減而獲取；具體為：假設主動齒輪3的齒數為
a
，第一從動齒輪6的齒數為
b
，第二從動齒輪6的齒數為
c
，當主動齒輪3轉
360
度時，第一從動齒輪6的實際轉動角度為
a/b*360
度，第二從動齒輪6的實際轉動角度為
a/c*360
度，兩個從動齒輪6的轉動角度之差為
(a/b
...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種方向盤角度傳感系統，其特征是，包括角度傳感組件和角度傳感控制電路，所述的角度傳感組件包括方向盤安裝支架（1）
、
主動齒輪（3）
、
從動齒輪（6）和霍爾傳感組件（8），所述的主動齒輪（3）和從動齒輪（6）均安裝在方向盤安裝支架（1）上，所述的從動齒輪（6）安裝在主動齒輪（3）的外側且與主動齒輪（3）相嚙合，所述的霍爾傳感組件（8）安裝在從動齒輪（6）上且與角度傳感控制電路電連接
。2.
根據權利要求1所述的一種方向盤角度傳感系統，其特征是，所述的方向盤安裝支架（1）上設有主動輪孔（2）和從動輪孔（7），所述的主動齒輪（3）安裝在主動輪孔（2）內，所述的從動齒輪（6）安裝在從動輪孔（7）內，所述的從動齒輪（6）和霍爾傳感組件（8）均有兩個，所述的從動齒輪（6）與霍爾傳感組件（8）一一對應
。3.
根據權利要求1或2所述的一種方向盤角度傳感系統，其特征是，所述的霍爾傳感組件（8）包括永磁組件（4）和霍爾傳感芯片（5），所述的永磁組件（4）安裝在從動齒輪（6）的中心位置處，所述的霍爾傳感芯片（5）安裝在方向盤安裝支架（1）上且置于永磁組件（4）的正上方
。4.
根據權利要求3所述的一種方向盤角度傳感系統，其特征是，所述的永磁組件（4）包括兩塊永磁鐵，兩塊永磁鐵均安裝在從動齒輪（6）的中心位置處且呈左右對稱分布，其中一塊永磁鐵的
S
極與另一塊永磁鐵的
N
極相對應，所述的霍爾傳感芯片（5）置于兩塊永磁鐵之間且與永磁組件（4）不接觸
。5.
根據權利要求3所述的一種方向盤角度傳感系統，其特征是，所述的角度傳感控制電路包括角度采集電路
、
電源穩壓電路
、
數據收發電路和單片機，所述的角度采集電路
、
電源穩壓電路和數據收發電路均與單片機電連接，所述的角度采集電路與霍爾傳感芯片（5）電連接，所述的數據收發電路電連接有車身
BCM。6.

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊淦梁，周恩武，呂斌，
申請(專利權)人：浙江陽明汽車部件有限公司，
類型：發明
國別省市：