一种车辆冗余转角传感系统的制作方法

本发明涉及车辆信号采集系统，具体涉及一种车辆冗余转角传感系统。

背景技术：

智能汽车具有自动驾驶功能，要求各关键部件如控制器、电源和传感器做冗余设计，从而在自动驾驶时一个关键部件失效，备份（冗余）设计仍然可以提供信号支持。如转角传感器，其失效后汽车的转向和制动系统都会因为无转角信号输入而报故障，从而可能引起安全事故。

为了避免出现上述问题，目前，能够实现自动驾驶的车辆上也设计了冗余转角传感系统，其包括两个转角传感器，两个转角传感器都为接触式转角传感器，且集成设置在转向柱上同一位置，转向柱跟随方向盘转动时，一个转角传感器输出方向盘转角信号，另一个转角传感器输出冗余的方向盘转角信号，两个方向盘转角信号被传送到can线上，需求方向盘转角信号的控制器从can线上获取方向盘转角信号。如果设置两个转角传感器的位置遭到破坏（比如两个转角传感器都被磨损了，或者线路虚接，或者线路断路），两个转角传感器都无法提供转角信号，可靠性不好，整车行驶安全性不高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种车辆冗余转角传感系统，以提供更可靠的方向盘转角信号，提高整车行驶安全性。

本发明所述的车辆冗余转角传感系统，包括第一转角传感器和第二转角传感器，第一转角传感器设置在转向柱上，转向柱跟随方向盘转动时，第一转角传感器输出方向盘转角信号；所述第二转角传感器为集成有探头和单片机的非接触式转角传感器，探头与单片机电连接，第二转角传感器安装在转向器的外壳上，且其探头垂直伸入外壳内，转向器的内壳上对应于探头的部位开设有信号采集孔，转向器的输入轴（装配在内壳内）上对应于信号采集孔的部位套装有直齿轮；转向柱跟随方向盘转动时，输入轴跟随转向柱转动，直齿轮跟随输入轴转动，探头通过信号采集孔与直齿轮的齿面正对，采集反映方向盘的转角变化的电信号，该电信号经单片机处理后输出冗余的方向盘转角信号。

优选的，所述第二转角传感器为电容式角度传感器，通过直齿轮的齿顶和齿根与所述探头的距离不同而形成的电容不同来实现转角测量，可靠性更好。

本发明将第一转角传感器设置在转向柱上，将第二转角传感器设置在转向器上；方向盘转动时，转向柱上的第一转角传感器输出方向盘转角信号，转向器上的第二转角传感器输出冗余的方向盘转角信号，第一转角传感器与第二转角传感器极少可能会出现同时失效的情况，如果转向柱上的第一转角传感器的方向盘转角信号丢失，转向器上的第二转角传感器仍然可以提供冗余的方向盘转角信号，从而为车辆提供了更可靠的方向盘转角信号，满足了车辆转向和制动要求，进而提高了整车行驶安全性。

附图说明

图1为第一转角传感器在转向柱上的装配示意图。

图2为第二转角传感器在转向器上的装配示意图。

图3为第二转角传感器在转向器上的装配结构局部剖视图。

图4为本发明应用在汽车上的电路框架图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

如图1至图4所示的车辆冗余转角传感系统，包括第一转角传感器1和第二转角传感器2；第一转角传感器1为接触式转角传感器，第一转角传感器1设置在转向柱3上。第二转角传感器2为集成有探头和单片机的电容式角度传感器（为非接触式转角传感器），探头与单片机电连接，第二转角传感器2卡接在转向器4的外壳41上，第二转角传感器2的探头垂直伸入外壳41内，转向器4的内壳42上对应于该探头的部位开设有信号采集孔43，只在对应该探头的部位开设信号采集孔43可以避免其他位置影响信号采集，转向器4的输入轴44（装配在内壳42内）上对应于信号采集孔43的部位套装有直齿轮5，第二转角传感器2的探头通过信号采集孔43与直齿轮5的齿面正对，第二转角传感器2的探头与直齿轮5的齿面之间形成电容。

如图4所示，上述车辆冗余转角传感系统在汽车上应用时，第一转角传感器1、第二转角传感器2与蓄电池电连接，从蓄电池处获取工作电源，第一转角传感器1、第二转角传感器2通过can线与需求方向盘转角信号的控制器6电连接。当方向盘转动时，转向柱3跟随方向盘转动，输入轴44跟随转向柱3转动，直齿轮5跟随输入轴44转动，第一转角传感器1输出方向盘转角信号，并将其传送至can线上，供需求方向盘转角信号的控制器6使用，由于直齿轮5的齿顶和齿根与第二转角传感器2的探头的距离不同，形成的电容会随着直齿轮5的转动而发生变化，因此，第二转角传感器2的探头能从直齿轮5上采集反映方向盘的转角变化的电信号，该电信号经第二转角传感器2的单片机处理后输出冗余的方向盘转角信号，第二转角传感器2的单片机将该冗余的方向盘转角信号传送至can线上，供需求方向盘转角信号的控制器6使用。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种车辆冗余转角传感系统，包括第一转角传感器和第二转角传感器，第一转角传感器设置在转向柱上，第二转角传感器为集成有探头和单片机的非接触式转角传感器，第二转角传感器安装在转向器的外壳上，且其探头垂直伸入外壳内，转向器的内壳上对应于探头的部位开设有信号采集孔，转向器的输入轴上对应于信号采集孔的部位套装有直齿轮；转向柱跟随方向盘转动时，第一转角传感器输出方向盘转角信号，输入轴跟随转向柱转动，直齿轮跟随输入轴转动，探头通过信号采集孔与直齿轮的齿面正对，采集反映方向盘的转角变化的电信号，该电信号经单片机处理后输出冗余的方向盘转角信号。本发明能够提供更可靠的方向盘转角信号，提高整车行驶安全性。

技术研发人员：张威
受保护的技术使用者：重庆长安汽车股份有限公司
技术研发日：2019.07.24
技术公布日：2019.10.22