CN116902067A - 一种基于电机位置传感器扩展方向盘角度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于汽车制造技术领域,涉及一种基于电机位置传感器扩展方向盘角度的方法，通过判定方向盘角度后选择扭矩角度传感器TAS测量当前方向盘角度，或者选择用扭矩角度传感器TAS、电机位置传感器、扭杆形变角度共同计算当前方向盘角度；使得在方向盘角度超出TAS可测量范围时，采用电机位置传感器与TAS配合计算得出当前方向盘的实际角度，电机位置传感器是EPS系统原有的信号，没有增加器件，节约了开发成本，另一方面，本发明方法法可适配不同车型，乘用车或商用车，提高软件兼容性。
Description
技术领域
本发明属于汽车制造技术领域，涉及一种基于电机位置传感器扩展方向盘角度的方法。
背景技术
随着电动助力转向系统(EPS)在乘用车领域技术逐渐成熟，EPS在商用车领域也快速发展起来，在EPS中有一个信号非常重要，那就是方向盘角度信号。方向盘角度信号不仅自身功能需要使用，也会通过通信给整车其他需要的模块。由此可见这个信号的重要性。目前市场上大多数厂家提供的扭矩角度传感器(TAS)都是小角度范围，例如±740°范围之内，也就是满足乘用车的方向盘转动范围，由于商用车方向盘转动角度较大，往往超过±740°范围，因此超过±740°范围时就导致现有的扭矩角度传感器(TAS)无法测量，所以如果想在商用车上使用同型号传感器正常打方向盘这势必会影响转向功能的。
现有商用车电动助力转向系统是使用Hella小角度扭矩角度传感器测量方向盘角度，这种小角度传感器由于测量范围小，一方面不能满足商用车大角度方向盘角度测量要求；另一方面若更换为大角度传感器，因两种类型传感器软件算法不兼容，不仅会增加软件的复杂度，也会加大开发成本。
因此，为解决现有的小角度扭矩角度传感器测量角度范围不能满足商用车转向系统以及现有大角度扭矩角度传感器和小角度传感器软件不兼容，且价格昂贵的问题，需要提供一种基于现有小角度扭矩角度传感器实现商用车方向盘角度扩展的方法。
发明内容
本发明解决技术问题所采取的技术方案是：一种基于电机位置传感器扩展方向盘角度的方法，包括如下步骤：
步骤一：车辆上电后，在软件初始化阶段，先从内存中读取存储的方向盘的相关信息，成功读取后，再结合当前扭矩角度传感器TAS的测量角度判断方向盘角度是否在扩展状态，即判定判断方向盘角度是否在扭矩角度传感器TAS的测量范围内；
步骤二：当判定方向盘角度为非扩展状态，即方向盘角度是在扭矩角度传感器TAS的测量范围内，则跳转至步骤三；当判定方向盘角度为扩展状态，即方向盘角度是不在扭矩角度传感器TAS的测量范围内，则跳转至步骤四；
步骤三：通过扭矩角度传感器TAS测量当前方向盘角度，然后转至步骤五；
步骤四：通过扭矩角度传感器TAS、电机位置传感器、扭杆形变角度共同计算当前方向盘角度，然后转至步骤五；
步骤五：存储当前方向盘角度，或者当检测到点火信号关闭，ECU立即存储角度相关信息和标志位，等待下次上电后读取使用。
优选的，所述步骤三中，当扭矩角度传感器TAS测量到当前方向盘角度超过测量范围，则转至步骤四。
优选的，所述步骤四中，当扭矩角度传感器TAS、电机位置传感器、扭杆形变角度共同计算当前方向盘角度后得到当前方向盘角度不超过扭矩角度传感器TAS的测量范围，则转至步骤三。
优选的，所述步骤四中扭矩角度传感器TAS、电机位置传感器、扭杆形变角度共同计算当前方向盘角度的计算方法为：
θdiff＝(θ-θ0)*k (1)
式(1)中：
θdiff为扩展状态下电机转动角度，单位°；
θ为电机位置；
θ0为进入扩展状态时刻电机位置；
k为电机角度到方向盘角度计算的系数，这里取2.25；
θt＝T÷k (2)
式(2)中：
θt为扭杆形变角度，单位°；
T为方向盘扭矩大小，单位N.m；
k为扭杆刚度系数；
θsteering＝θtas+θdiff+θt (3)
式(3)中：
θsteering为方向盘角度，单位°；
θtas为tas传感器角度，单位°；
θdiff为扩展状态下电机转动角度，单位°；
θt为扭杆形变角度，单位°。
本发明的有益效果是：
本发明通过判定方向盘角度后选择扭矩角度传感器TAS测量当前方向盘角度，或者选择用扭矩角度传感器TAS、电机位置传感器、扭杆形变角度共同计算当前方向盘角度；使得在方向盘角度超出TAS可测量范围时，采用电机位置传感器与TAS配合计算得出当前方向盘的实际角度，电机位置传感器是EPS系统原有的信号，没有增加器件，节约了开发成本，另一方面，本发明方法法可适配不同车型，乘用车或商用车，提高软件兼容性。
附图说明
图1是一种基于电机位置传感器扩展方向盘角度的方法的流程图；
图2是机械连接示意图；
图3是实施例测试结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的相关技术进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1～3，一种基于电机位置传感器扩展方向盘角度的方法，包括：
步骤一：车辆上电后，在软件初始化阶段，先从内存中读取存储的方向盘的相关信息，成功读取后，再结合当前扭矩角度传感器TAS的测量角度判断方向盘角度是否在扩展状态，即判定判断方向盘角度是否在扭矩角度传感器TAS的测量范围内；
步骤二：当判定方向盘角度为非扩展状态，即方向盘角度是在扭矩角度传感器TAS的测量范围内，则跳转至步骤三；当判定方向盘角度为扩展状态，即方向盘角度是不在扭矩角度传感器TAS的测量范围内，则跳转至步骤四；
步骤三：通过扭矩角度传感器TAS测量当前方向盘角度，然后转至步骤五；
步骤四：通过扭矩角度传感器TAS、电机位置传感器、扭杆形变角度共同计算当前方向盘角度，然后转至步骤五；
步骤五：存储当前方向盘角度，或者当检测到点火信号关闭，ECU立即存储角度相关信息和标志位，等待下次上电后读取使用。
进一步的，所述步骤三中，当扭矩角度传感器TAS测量到当前方向盘角度超过测量范围，则转至步骤四。
进一步的，所述步骤四中，当扭矩角度传感器TAS、电机位置传感器、扭杆形变角度共同计算当前方向盘角度后得到当前方向盘角度不超过扭矩角度传感器TAS的测量范围，则转至步骤三。
进一步的，所述步骤四中扭矩角度传感器TAS、电机位置传感器、扭杆形变角度共同计算当前方向盘角度的计算方法为：
θdiff＝(θ-θ0)*k (1)
式(1)中：
θdiff为扩展状态下电机转动角度，单位°；
θ为电机位置；
θ0为进入扩展状态时刻电机位置；
k为电机角度到方向盘角度计算的系数，这里取2.25；
θt＝T÷k (2)
式(2)中：
θt为扭杆形变角度，单位°；
T为方向盘扭矩大小，单位N.m；
k为扭杆刚度系数；
θsteering＝θtas+θdiff+θt (3)
式(3)中：
θsteering为方向盘角度，单位°；
θtas为tas传感器角度，单位°；
θdiff为扩展状态下电机转动角度，单位°；
θt为扭杆形变角度，单位°。
实施例
本实施例中，需要使用到的传感器分别是TAS传感器、电机位置传感器。根据机械机构组成，到车辆方向盘到电机信号连接路径如下：
电机轴->蜗杆->涡轮->输出轴->扭杆->输入轴->方向盘
如图2所示，为该EPS电机机械结构及信号连接示意图。方向盘经过输入轴连接转矩传感器用来测量方向盘的角度和方向盘转矩。测量范围能力为±740°。其次通过扭杆连接到输出轴再经过减速机构连接到电机转轴。整个连接系统除了扭杆是弹性件外，其他都可以认为是硬性连接，也就是说可以通过电机的转角间接计算方向盘的角度。
如图1所示，车辆上电后，在软件初始化阶段，先从内存中读取存储的方向盘的相关信息，成功读取后，再结合当前TAS的测量角度判断方向盘角度是否在扩展状态，
软件计算跳转到对应的状态，进行方向盘角度的计算。
当检测到点火信号关闭，ECU会立即存储角度相关信息和标志位。等待下次上电后读取使用。下表1为存储变量说明：
表1如图1所示，具体算法实现代码如下：
接口变量定义如下表2所示：
表2功能函数实现如下：
功能测试结果如图3所示，虚线为TAS测量角度，实线为方向盘角度。图中线条间断的地方是让控制器进入了power off状态，为了测试重新上电后能否正确识别方向盘角度，可以看出测试结果满足设计要求。
综上所述，本发明通过判定方向盘角度后选择扭矩角度传感器TAS测量当前方向盘角度，或者选择用扭矩角度传感器TAS、电机位置传感器、扭杆形变角度共同计算当前方向盘角度；使得在方向盘角度超出TAS可测量范围时，采用电机位置传感器与TAS配合计算得出当前方向盘的实际角度，电机位置传感器是EPS系统原有的信号，没有增加器件，节约了开发成本，另一方面，本发明方法法可适配不同车型，乘用车或商用车，提高软件兼容性，因此本发明拥有广泛的应用前景。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种基于电机位置传感器扩展方向盘角度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：车辆上电后，在软件初始化阶段，先从内存中读取存储的方向盘的相关信息，成功读取后，再结合当前扭矩角度传感器TAS的测量角度判断方向盘角度是否在扩展状态，即判定判断方向盘角度是否在扭矩角度传感器TAS的测量范围内；
步骤二：当判定方向盘角度为非扩展状态，即方向盘角度是在扭矩角度传感器TAS的测量范围内，则跳转至步骤三；当判定方向盘角度为扩展状态，即方向盘角度是不在扭矩角度传感器TAS的测量范围内，则跳转至步骤四；
步骤三：通过扭矩角度传感器TAS测量当前方向盘角度，然后转至步骤五；
步骤四：通过扭矩角度传感器TAS、电机位置传感器、扭杆形变角度共同计算当前方向盘角度，然后转至步骤五；
步骤五：存储当前方向盘角度，或者当检测到点火信号关闭，ECU立即存储角度相关信息和标志位，等待下次上电后读取使用。
2.根据权利要求1所述的一种基于电机位置传感器扩展方向盘角度的方法，其特征在于，所述步骤三中，当扭矩角度传感器TAS测量到当前方向盘角度超过测量范围，则转至步骤四。
3.根据权利要求1所述的一种基于电机位置传感器扩展方向盘角度的方法，其特征在于，所述步骤四中，当扭矩角度传感器TAS、电机位置传感器、扭杆形变角度共同计算当前方向盘角度后得到当前方向盘角度不超过扭矩角度传感器TAS的测量范围，则转至步骤三。
4.根据权利要求1所述的一种基于电机位置传感器扩展方向盘角度的方法，其特征在于，所述步骤四中扭矩角度传感器TAS、电机位置传感器、扭杆形变角度共同计算当前方向盘角度的计算方法为：
θdiff＝(θ-θ0)*k (1)
式(1)中：
θdiff为扩展状态下电机转动角度，单位°；
θ为电机位置；
θ0为进入扩展状态时刻电机位置；
k为电机角度到方向盘角度计算的系数，这里取2.25；
θt＝T÷k (2)
式(2)中：
θt为扭杆形变角度，单位°；
T为方向盘扭矩大小，单位N.m；
k为扭杆刚度系数；
θsteering＝θtas+θdiff+θt (3)
式(3)中：
θsteering为方向盘角度，单位°；
θtas为tas传感器角度，单位°；
θdiff为扩展状态下电机转动角度，单位°；
θt为扭杆形变角度，单位°。
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| CN109625091A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-16 | 北京经纬恒润科技有限公司 | 一种确定方向盘转角的方法和装置 |
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| WO2021089931A1 (fr) * | 2019-11-06 | 2021-05-14 | Electricfil Automotive | Système de mesure du couple et de l'angle volant absolu multi tours pour direction de véhicule a l'aide de deux capteurs de position angulaire |
| CN113167597A (zh) * | 2018-11-15 | 2021-07-23 | 伊莱克特里克菲儿汽车公司 | 用于车辆转向的能够测量扭矩和多圈绝对转向盘角度的检测系统 |
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2023
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