CN107856740B - 一种方向盘转向角度的计算方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种方向盘转向角度的计算方法，包括：采集电机转子位置的变化信息，基于采集的电机转子位置的变化信息确定电机当前转过的角度；基于确定的电机当前转过的角度以及车辆的机械转向比确定当前的方向盘转向角度。本发明还提供方向盘转向角度的计算系统。本发明通过当前电机转过的角度和车辆机械的转向比来确定当前方向盘转向角度，从而在满足其他系统对方向盘转角信号的要求下，代替了传统的匹配独立的方向盘转角传感器的方案，降低了整车的成本。
Description
技术领域
本发明属于车辆方向盘角度计算及输出的技术领域，具体涉及一种方向盘转向角度的计算方法和系统。
背景技术
汽车电子在整车中的比重越来越高，整车控制功能越来越复杂，各种信号在各个系统内部及系统间的协调控制策略中都起着重要的作用。其中方向盘转角信号在电子稳定控制ESC(Electric stability control)、电动助力转向EPS(Electric Power Steering)、主动安全系统和舒适系统等电子系统的控制功能中起着重要的作用，已渐渐成为车辆的必须信号。在不影响功能和性能的前提下，如何降低实现方向盘转角信号的成本已成为各大主机厂及供应商的重要课题。
发明内容
针对上述技术课题，本发明提供一种方向盘转向角度的计算方法和系统，该方法和系统基于电动转向助力系统实现，在满足其他系统对方向盘转角信号的要求下，代替了传统的匹配独立的方向盘转角传感器的方案，降低了整车的成本。
本发明采用的技术方案为：
本发明实施例提供一种方向盘转向角度的计算方法，包括：采集电机转子位置的变化信息，基于采集的电机转子位置的变化信息确定电机当前转过的角度；基于确定的电机当前转过的角度以及车辆的机械转向比确定当前的方向盘转向角度。
可选地，所述基于确定的电机当前转过的角度以及车辆的机械转向比确定当前的方向盘转向角度包括：将所确定的电机当前转过的角度除以所述机械转向比得到的商值作为当前的方向盘转向角度。
可选地，所述采集电机转子位置的变化信息，基于采集的电机转子位置的变化信息确定电机当前转过的角度具体包括：确定电机所转的圈数以及电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度；基于所述旋转角度和所述圈数确定所述电机当前转过的角度。
本发明另一实施例提供一种方向盘转向角度的计算系统，包括：控制器、转子传感器、第一传感器和第二传感器，其中，所述转子传感器用于采集电机转子位置的变化信息和记录电机转过的圈数；所述第一传感器和所述第二传感器用于基于所采集的电机转子位置的变化信息确定电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度；所述控制器用于基于所述圈数和所述旋转角度确定电机当前转过的角度，并基于所述电机当前转过的角度和车辆的机械转向比确定当前的方向盘转向角度。
可选地，所述控制器具体用于：将所述圈数乘以所述转子传感器的量程所得的积值加上所述旋转角度的和值作为所述电机当前转过的角度；以及将所确定的电机当前转过的角度除以所述机械转向比得到的商值作为当前的方向盘转向角度。
可选地，所述转子传感器为AMR传感器，所述第一传感器和所述第二传感器为霍尔传感器；所述第一传感器和所述第二传感器通过输出的电平状态来确定电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度。
可选地，当所述第一传感器输出高电平而所述第二传感器输出低电平时，判断电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度位于0°～90°之间；当所述第一传感器输出高电平并且所述第二传感器输出高电平时，判断电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度位于90°～180°之间；当所述第一传感器输出低电平而所述第二传感器输出高电平时，判断电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度位于180°～270°之间；当所述第一传感器输出低电平并且所述第二传感器输出低电平时，判断电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度位于270°～360°之间。
本发明实施例提供的方向盘转向角度的计算方法和系统，通过当前电机转过的角度和车辆机械的转向比来确定当前方向盘转向角度，从而在满足其他系统对方向盘转角信号的要求下，代替了传统的匹配独立的方向盘转角传感器的方案，降低了整车的成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的方向盘转向角度的计算系统的结构示意图；
图2为本发明使用的无刷转向助力电机相位传感器电路原理框图；
图3为本发明使用的无刷电机内霍尔芯片相位信号示意图；
图4为本发明使用的点火开关断开后传感器工作电路原理框图；
图5为本发明实施例提供的方向盘转向角度的计算方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
图1为本发明实施例提供的方向盘转向角度的计算系统的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供一种方向盘转向角度的计算系统，包括：控制器1、转子传感器2、第一传感器3和第二传感器4，其中，所述转子传感器2用于采集电机转子位置的变化信息和记录电机转过的圈数；所述第一传感器3和所述第二传感器4用于基于所采集的电机转子位置的变化信息确定电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度；所述控制器1用于基于所述圈数和所述旋转角度确定电机当前转过的角度，并基于所述电机当前转过的角度和车辆的机械转向比确定当前的方向盘转向角度。车辆的机械转向比由车辆的转向机械结构确定、
在本实施例中，可通过电动助力转向EPS(Electric Power Steering)的无刷转向助力电机的相位传感器来测量电机转子位置的变化。电动助力转向系统的无刷助力电机内部的相位传感器可测量电机转子的当前相对位置，利用此传感器计算出电机转子位置，确定电机当前转过的角度，然后将电机当前转过的角度除以车辆的机械转向比，就可以推算出方向盘的绝对转角值。无刷转向助力电机的相位传感器的电路原理图可如图2所示。如图2所示，该传感器电路包括AMR芯片、转数计数器、两个霍尔传感器和微处理器，外部电源分不同的两路给电机内部两个霍尔芯片和一个AMR芯片供电。由于这种相位传感器的量程最大是360°，也就是说如果电机旋转超出一圈，就无法判断当前的绝对旋转角度，所以需要对电机内部的电路设计进行更改，本实施例在AMR芯片后面增加一个转数计数器，当AMR芯片测得的电机转角超过180°时，计数器就增加1，向反方向转动超过180°时计数器减1，这样就可以记录电机所转的圈数。这样，在本实施例中，控制器1可为微处理器，转子传感器2可为AMR传感器，包括集成在一起的AMR芯片和转数计数器，第一传感器3和第二传感器4可分别为霍尔传感器，但是并不局限于此，也可以采用其他类型的传感器。
进一步地，所述第一传感器3和所述第二传感器4通过输出的电平状态来确定电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度。在本实施例中，通过将两个霍尔芯片固定在电机内部相应的位置，使得当电机内部转子旋转180°时，每个霍尔芯片各产生一个脉冲且两个脉冲的相位相差90°，这样就可以通过两个霍尔芯片脉冲的高低电平将电机旋转角度分为4个象限，如图3所示。由于AMR的量程是180°，所以当电机轴旋转到一定角度时，通过AMR芯片可以得到一个0°到180°范围内的角度，通过两个霍尔芯片输出电平的状态就可以区分电机轴具体旋转角度是在0°到180°之间还是180°到360°之间。具体地，当所述第一传感器输出高电平而所述第二传感器输出低电平时，判断电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度位于0°～90°之间，即第一象限；当所述第一传感器输出高电平并且所述第二传感器输出高电平时，判断电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度位于90°～180°之间，即第二象限；当所述第一传感器输出低电平而所述第二传感器输出高电平时，判断电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度位于180°～270°之间，即第三象限；当所述第一传感器输出低电平并且所述第二传感器输出低电平时，判断电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度位于270°～360°之间，即第四象限。
这样可通过直流无刷电机内部的传感器信号测出360°内的相对角度，再加上记录圈数的转数计数器及方向盘中点位置，就可以计算出整个方向盘转动的绝对角度。具体地，可通过控制器1来计算出整个方向盘转动的绝对角度，在本实施例中，控制器1具体用于：将所述圈数乘以所述转子传感器的量程所得的积值加上所述旋转角度的和值作为所述电机当前转过的角度；以及将所确定的电机当前转过的角度除以所述机械转向比得到的商值作为当前的方向盘转向角度，例如，当确定电机所转圈数为3圈，电机旋转角度为45°时，由此，可知电机当前转过的角度为3*180+45＝585°。此外，需要注意的是两个霍尔芯片可以只在初始化确认方向盘直行位置的时候使用，也可以一直在软件策略中使用而不使用转数计数器来判断具体的转角位置。
此外，如图4所示，当点火开关断开后，上方的两个霍尔芯片及相关电路是不激活的，电源只供给下面的AMR芯片进行工作。此时转动方向盘时，依然通过AMR芯片和转数计数器可以计算出此时的绝对转动角度。当点火开关闭合时，整个芯片都进行工作，此时仍然可以计算出方向盘角度。因此只要电瓶电一直提供，在标定好方向盘直行位置后，在整车点火开关闭合或者点火开关断开时EPS系统都可以一直记录方向盘的绝对转角位置。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种方向盘转向角度的计算方法，由于该方法所解决问题的原理与前述方向盘转向角度的计算系统相似，因此该方法的实施可以参见前述平台的实施，重复之处不再赘述。
图5为本发明实施例提供的方向盘转向角度的计算方法的流程示意图。如图5所示，本发明的实施例提供一种方向盘转向角度的计算方法包括以下步骤：
S100、采集电机转子位置的变化信息，基于采集的电机转子位置的变化信息确定电机当前转过的角度。
在该步骤中，可通过电动助力转向EPS(Electric Power Steering)的无刷转向助力电机的相位传感器来测量电机转子位置的变化，可具体包括以下步骤：
S101、确定电机所转的圈数以及电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度；
可通过前述实施例的转子传感器2来确定电机所转的圈数以及电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度，具体确定原理与前述实施例相同，为简便起见，在此避免赘述。
S102、基于所述旋转角度和所述圈数确定所述电机当前转过的角度。
可通过前述实施例的控制器1来确定电机当前转过的角度，具体确定原理与前述实施例相同，为简便起见，在此避免赘述。
S200、基于确定的电机当前转过的角度以及车辆的机械转向比确定当前的方向盘转向角度。
可通过前述实施例的控制器1来确定当前的方向盘转向角度，具体地，控制器1将步骤S100所确定的电机当前转过的角度除以所述机械转向比得到的商值作为当前的方向盘转向角度。
以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种方向盘转向角度的计算系统，其特征在于，包括：控制器、转子传感器、第一传感器和第二传感器，其中，
所述转子传感器用于采集电机转子位置的变化信息和记录电机转过的圈数；
所述第一传感器和所述第二传感器用于基于所采集的电机转子位置的变化信息确定电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度；
所述控制器用于基于所述圈数和所述旋转角度确定电机当前转过的角度，并基于所述电机当前转过的角度和车辆的机械转向比确定当前的方向盘转向角度；
所述转子传感器为AMR传感器，所述第一传感器和所述第二传感器为霍尔传感器；
所述第一传感器和所述第二传感器通过输出的电平状态来确定电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度；
当所述第一传感器输出高电平而所述第二传感器输出低电平时，判断电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度位于0°～90°之间；
当所述第一传感器输出高电平并且所述第二传感器输出高电平时，判断电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度位于90°～180°之间；
当所述第一传感器输出低电平而所述第二传感器输出高电平时，判断电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度位于180°～270°之间；
当所述第一传感器输出低电平并且所述第二传感器输出低电平时，判断电机转子的当前相对位置所对应的旋转角度位于270°～360°之间。
2.根据权利要求1所述的一种方向盘转向角度的计算系统，其特征在于，所述控制器具体用于：
将所述圈数乘以所述转子传感器的量程所得的积值加上所述旋转角度的和值作为所述电机当前转过的角度；以及
将所确定的电机当前转过的角度除以所述机械转向比得到的商值作为当前的方向盘转向角度。
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