本发明属于电子助力转向系统，具体涉及一种电子助力转向系统的角度和扭矩测量系统。
背景技术：
1、电子助力转向系统是指以电子控制单元为核心以及电机为动力源，替代传统液压助力转向的汽车转向辅助系统。
2、电子助力转向系统通过实时采集驾驶员包括转向角度和转向扭矩等转向意图和包括车速和发动机转速等车辆行驶工况，由电子控制单元根据预设算法动态计算并控制助力电机输出相应扭矩，辅助驾驶员完成转向操作，实现“低速转向轻盈、高速转向沉稳”的自适应助力效果。
3、目前电子助力转向系统的转向角度和转向扭矩计算的典型方法如附图1所示，输入轴连接上转子，并通过齿轮带动一个永磁体，上转子环绕多组感应线圈，当方向盘转动，输入轴带动上转子和永磁体旋转，永磁体的磁场方向随转角变化，可以检测角度信号；同时上转子旋转，使感应线圈的磁场周期性变化，感应线圈感应出交变电信号，其相位和幅值对应上转子的绝对角度，传感器将模拟电信号转换为位置信号输出到电子控制单元，电子控制单元解算输入轴绝对转角；输出轴连接下转子，与上转子对称布置，共享多组感应线圈，输出轴随转向机构转动，带动下转子旋转，同样使感应线圈感应出交变电信号，其相位和幅值对应下转子的角度，传感器将模拟电信号转换为位置信号输出到电子控制单元，电子控制单元解算输出轴转角；输入轴和输出轴间弹性连接扭杆，当转向时，输入轴与输出轴的转速差使扭杆发生扭转，上下感应线圈具有信号差，传感器将模拟电信号转换为扭矩信号输出至电子控制单元，输出至电子控制单元解算扭转角，得到转向扭矩。
4、上述电子助力转向系统的转向角度和转向扭矩采集方法存在以下问题：转向角度和转向扭矩的采集需要测量三个不同位置的角度信号，导致出现繁冗的情况，徒增硬件成本，同时采集设备有不同的旋转轴输入接口，安装工艺复杂。
5、鉴于此，设计一种电子助力转向系统的角度和扭矩测量系统，以解决上述问题。
技术实现思路
1、为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种电子助力转向系统的角度和扭矩测量系统，具有简化结构，降低硬件成本，同时简化安装工艺的特点。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电子助力转向系统的角度和扭矩测量系统，包括：
3、传感器部件模块，在方向盘上安装方向盘转角传感器，在转向柱上通过减速机构安装自带转子位置传感器的电子助力电机，方向盘转角传感器轴与方向盘转轴间存在速比，减速机构蜗轮蜗杆间存在速比；
4、部件参数获取模块，获取扭杆扭矩弹性系数；
5、方向盘转角初始绝对位置计算模块，上电时刻，扭杆扭矩为零，此时方向盘角度与转向柱角度相同，方向盘转角传感器测量方向盘相对角度，转子位置传感器测量电子助力电机的转子角度，通过游标算法基于测量的相对角度、转子角度、方向盘转角传感器轴与方向盘转轴间的速比和减速机构蜗轮蜗杆间速比，计算出方向盘转角的初始绝对位置；
6、方向盘和转向柱绝对转角计算模块，方向盘转角的初始绝对位置确定后，方向盘转角传感器测量方向盘相对转角，转子位置传感器测量电子助力电机的转子角度，计算测量的方向盘相对转角与上电时刻的方向盘相对角度的角度差，以及测量的转子角度与上电时刻的转子角度的角度差，通过方向盘转角初始绝对位置、测量方向盘相对转角与上电时刻方向盘相对角度角度差、测量转子角度与上电时刻转子角度角度差、方向盘转角传感器轴与方向盘转轴间速比和减速机构蜗轮蜗杆间速比分别计算出方向盘绝对转角和转向柱绝对转角；
7、方向盘和转向柱虚拟转角计算模块，通过方向盘转角初始绝对位置、测量方向盘相对转角与上电时刻方向盘相对角度角度差、测量转子角度与上电时刻转子角度角度差、方向盘转角传感器轴与方向盘转轴间速比和减速机构蜗轮蜗杆间速比分别计算方向盘虚拟转角和转向柱虚拟转角；
8、方向盘扭矩计算模块，通过方向盘虚拟转角、转向柱虚拟转角和扭杆扭矩弹性系数，计算方向盘扭矩。
9、进一步地，所述传感器部件模块中，方向盘转角传感器轴与方向盘转轴间存在的速比和减速机构蜗轮蜗杆间存在的速比满足方向盘转角传感器与电子助力电机间圈数为互质关系的条件。
10、进一步地，所述传感器部件模块中，方向盘转角传感器和转子位置传感器的角度输出信号大于等于1路信号。
11、进一步地，所述方向盘转角初始绝对位置计算模块中，方向盘转角的初始绝对位置计算的表达式为：
12、θkeyon＝f(γkeyon/r1,δkeyon/r2)
13、式中：γkeyon表示上电时刻方向盘转角传感器的测量角度；r1表示方向盘转角传感器轴与方向盘转轴间速比；δkeyon表示上电时刻转子角度；r2表示减速机构蜗轮蜗杆的速比；f()函数为通过两个互质关系的相对角度计算绝对角度的游标算法。
14、进一步地，所述方向盘和转向柱绝对转角计算模块中，方向盘绝对转角计算的表达式为：
15、θ方向盘＝θkeyon+δγ/r1
16、式中：θkeyon表示方向盘转角初始绝对位置；δγ表示当前时刻与上电时刻的方向盘转角传感器测量的角度差，若测量角度跨过周期，则需包括所跨过周期的角度；r1表示方向盘转角传感器轴与方向盘转轴间的速比。
17、进一步地，所述方向盘和转向柱绝对转角计算模块中，转向柱绝对转角计算的表达式为：
18、θ转向柱＝θkeyon+δδ/r2
19、式中：θkeyon表示方向盘转角初始绝对位置；δδ表示当前时刻与上电时刻的电子助力电机转子角度的角度差，如果测量角度跨过周期，则需包括所跨过周期的角度；r2表示减速机构蜗轮蜗杆的速比。
20、进一步地，所述方向盘和转向柱虚拟转角计算模块中，方向盘虚拟转角的计算表达式为：
21、α＝mod(θkeyon+δγ/r1,360)
22、式中：θkeyon表示方向盘转角初始绝对位置；δγ表示当前时刻与上电时刻的方向盘转角传感器测量的角度差，若测量角度跨过周期，则需包括所跨过周期的角度；r1表示方向盘转角传感器轴与方向盘转轴间的速比。
23、进一步地，所述方向盘和转向柱虚拟转角计算模块中，转向柱虚拟转角的计算表达式为：
24、β＝mod(θkeyon+δδ/r2,360)
25、式中：θkeyon表示方向盘转角初始绝对位置；δδ表示当前时刻与上电时刻的电子助力电机转子角度的角度差，若测量角度跨过周期，则需包括所跨过周期的角度；r2表示减速机构蜗轮蜗杆的速比。
26、进一步地，所述方向盘扭矩计算模块中，方向盘扭矩计算的表达式为：
27、t＝k*(α-β)
28、式中：α表示方向盘虚拟转角；β表示转向柱虚拟转角；k表示扭杆扭矩弹性系数。
29、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
30、1、本发明测量电子助力转向系统的角度和扭矩仅需要通过方向盘转角传感器结合原有电子助力电机的转子位置传感器即可，简化结构，降低硬件成本，同时简化安装工艺。
31、2、本发明方向盘转角传感器和转子位置传感器均设计为多路传感器信号通道输出，不影响结构简化的同时提高功能安全等级。
32、3、本发明方向盘转角传感器与方向盘间速比和减速机构蜗轮蜗杆间速比不做限定，仅需满足方向盘转角传感器与电子助力电机间圈数为互质关系的条件即可，适用范围广。
33、4、本发明能够跨周期，能够提高测量精度。