[发明专利]用于汽车方向盘转角的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别涉及用于汽车方向盘转角的测量方法。

背景技术

转角传感器用来检测一个转动的转角位置，在测量小于360°的转角可以达到很高的精度。高精度光电码盘能够做到20位以上，也就是1秒，若用细分则可以达到更高的分辨率。然而当测量的角度范围超过360°时就会遇到确定所转的圈数问题，增量式转角传感器可以在不降低精度的情况下可以测量多圈转角，然而增量型编码器存在零点累计误差，抗干扰较差，接收设备的停机需断电记忆，开机应找零或参考位等问题不能进行绝对的转角测量，存在数据丢失和断电后无法识别的问题，在要求较高的场合是不适用的。

一种显而易见的方法是将多圈转角通过齿轮减速或者蜗轮蜗杆结构减速将其变为单圈转动，这么做的缺点是机械传动所带来的空程误差会降低测量精度，尤其是在往复转动的装置当中，另一方面当将多圈转动变为单圈转动的时候，其精度会随减速比的增大而降低，而且也会增加装置的体积。

常用的方法是运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮，多组码盘)，在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆，然而这需要较大体积、复杂而紧密的齿轮传动，在不是很多圈数的多圈测量中显得没有必要，而且增加精密传动机构会降低抗震动性能。

美国德尔福的专利US6519549，对德国罗伯特·博施公司的方法进行改进，减少了一个齿轮，通过测量主旋转体和副旋转体的位置来确定主旋转体的多圈绝对转角。

此专利与本发明最为接近，但是一方面这种技术是通过测定副旋转体的多圈转角再除以两轮的转数比来获得主旋转体的多圈绝对转角的，无法消除空程所带来的误差，另一方面，此专利并未给出齿轮转动圈数计算的数学表达式，而是通过假定具体参数进行分析的。

日本松下电器产业株式会社专利US6630823，利用齿轮传动将多圈转动转化为直线运动用来确定转动的圈数，同时测量单圈转动位置，从而确定多圈绝对转角，但是此装置有上下运动的部件，一方面存在长期磨损而导致精度降低甚至打滑的问题，另一方面，此装置在纵向上长度大，不符合汽车方向盘转角传感器扁平的要求，再者，此装置传动体较多，不利于长期使用的稳定性。

这些现有技术发明中，无法做到在较小的体积、尽量少的传动机构的情况下消除空程引起的误差从而准确地测量多圈绝对转角。

发明内容

发明目的：是针对现有的方向盘转角传感器长期使用存在因磨损和振动导致的空程误差，提出一种用于汽车方向盘转角的测量方法，可以满足传感器小体积、长期磨损和振动而不降低精度的要求。

本发明的技术方案是：一种用于汽车方向盘转角的测量方法，特别是：

汽车方向盘中的主旋转体在转动轴的转动带动下带动副旋转体旋转，所述主旋转体和所述副旋转体传动比为m∶n，其中m、n为互质的整数，即主旋转体转动m圈时，副旋转体转动n圈，一般选择m＜n；

主旋转体通过第一转角传感器获得主旋转体的相对转角θ₁，副旋转体通过第二转角传感器获得副旋转体的相对转角θ₂，由此获得实际截距K，由实际截距K获得理论截距L，再由理论截距L获得主旋转体的转动圈数P，将所述主旋转体的相对转角θ₁和副旋转体的相对转角θ₂输入微处理器，微处理器处理后输出主旋转体的m圈内绝对转角θ，即是由主旋转体转动圈数P和主旋转体相对转角θ₁获得主旋转体在m圈内绝对转角θ；该方法的流程如下：

设定主旋转体转动时带动副旋转体转动；

通过第一转角传感器和第二转角传感器分别测量主旋转体的相对转角θ₁和副旋转体的相对转角θ₂；

以主旋转体相对转角θ₁为横轴，副旋转体相对转角θ₂为纵轴建立坐标系XY，横轴坐标单位为e₁，纵轴坐标单位为e₂，θ₁的横轴坐标为a₁，θ₂的纵轴坐标为a₂，过坐标点(a₁，a₂)且斜率为1的直线与纵轴相交，获得实际截距K；

通过对实际截距K的处理，获得理论截距L；

通过对理论截距L的处理，获得主旋转体的转动圈数P；