转角传感器和电动助力转向系统、方向盘转角的获取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车控制技术领域，特别是涉及一种转角传感器和电动助力转向系统、方向盘转角的获取方法。
【背景技术】
[0002]汽车转向系统包括用来改变或保持汽车前进或倒退方向的一系列装置。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，是汽车安全必须要重视的重要总成，它的主要作用是改变或者保持汽车的行驶方向。
[0003]电动助力转向系统(Electrical Power Steering，EPS)，是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，其主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(Electronic Control Unit, E⑶)等组成。与传统的液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering，HPS)相比，EPS系统可以有效节省整车燃油消耗、并且可以实现车辆低速转向时的轻便性及高速转向及方向控制的稳定性，其在整车上的应用也逐渐增多。
[0004]为了实现方向盘主动回正及齿条末端保护功能，EPS需要接收方向盘转角信号，判断方向盘的转角及位置。目前，EPS接收方向盘的转角信号的来源有二:一是来自方向盘转角传感器，二是来自EPS内置的转角传感器。
[0005]但是，无论是方向盘转角传感器还是EPS内置的转角传感器，均需要在整车下线时进行零位标定，影响了车辆的总装进度。
【发明内容】
[0006]本发明实施例解决的是如何确定转角传感器的零位，以节省车辆的总装时间。
[0007]为解决上述问题，本发明实施例提供了一种新型的方向盘转角传感器，包括:
[0008]壳体、以及齿条、齿轮轴和齿条位移获取装置；
[0009]所述齿条固定安装在所述壳体内，齿轮轴与所述齿条相啮合，并设置在所述齿条上齿的分布长度的中间位置，齿轮轴还通过转向管柱与所述方向盘连接；
[0010]所述齿条位移获取装置固定安装在所述壳体内，适于测量所述齿条随着所述方向盘转动产生的位移。
[0011]可选地，所述齿条位移获取装置包括光栅和光栅感应器；
[0012]所述光栅设置在所述齿条侧表面上，并与所述齿条上的齿对应设置；
[0013]所述光栅感应器安装所述壳体内壁上，并位于所述光栅的正上方。
[0014]可选地，所述光栅的长度与所述齿条上齿的分布长度相等。
[0015]本发明实施例还提供了一种电子助力转向系统，所述系统上述的转角传感器。
[0016]本发明实施例还提供了一种方向盘转角的获取方法，所述方法包括:
[0017]采用齿条位移获取装置获取齿条的位移；
[0018]根据所述齿条位移获取装置所获取的齿条的位移，计算所述方向盘转角。
[0019]可选地，采用如下的公式计算所述方向盘转角:
[0020]C1= 360*a/b ；
[0021]其中，C1为所述方向盘转角，a为所述齿条的位移，b为线角传动比。
[0022]可选地，所述方法还包括:
[0023]将所述计算得到的方向盘转角与根据电机位置计算得到的方向盘转角进行比较；
[0024]当计算得到的方向盘转角与根据电机位置计算得到的方向盘转角之间的差值小于预设的阈值时，将计算得到的方向盘转角或者根据电机位置计算得到的方向盘转角作为最终的方向盘转角；
[0025]当计算得到的方向盘转角与根据电机位置计算得到的方向盘转角之间的差值大于或者等于预设的阈值时，分别判断计算得到的方向盘转角与根据电机位置计算获得的方向盘转角是否有效；
[0026]当计算得到的方向盘转角或根据电机位置计算得到的方向盘转角有效时，将有效的方向盘转角作为最终的方向盘转角；
[0027]当判断计算得到的方向盘转角和根据电机位置计算获得的方向盘转角均有效时，发布故障告警信息。
[0028]可选地，所述根据电机位置计算得到的方向盘转角，包括:
[0029]C2= Θ /r ；
[0030]其中，02为方向盘转角，Θ为电机位置传感器测得的电机的转动角度，r为蜗轮蜗杆传动比
[0031]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下的优点:
[0032]由于采用齿条、齿轮轴和齿条位移获取装置组成方向盘的转角传感器，且齿轮轴与所述齿条相啮合，并设置在齿条上齿的分布长度的中间位置，可将齿条上齿的分布长度的中间位置作为转角传感器的零位，而无需在车辆总装的过程中再进行转角传感器的零位校正，因此，可以节省车辆的总装时间。
【附图说明】
[0033]图1是现有技术中的一种转角传感器的结构示意图；
[0034]图2是图1所示的转角传感器的放大结构示意图；
[0035]图3是本发明实施例中的转角传感器的剖面结构示意图；
[0036]图4是图3所示的转角传感器的放大剖面结构示意图；
[0037]图5是本发明实施例中的方向盘转角的获取方法的流程图。
【具体实施方式】
[0038]现有技术中，一种方向盘转角传感器，可以包括:大齿轮、第一小齿轮、第二小齿轮和处理电路，其中，大齿轮与转向管柱同轴并固定在转向管柱上，第一小齿轮及第二小齿轮分别与大齿轮相嗤合，且第一小齿轮及第二小齿轮之间的齿数相差I。
[0039]当方向盘转动时，大齿轮也随着转向管柱同步旋转，同时驱动第一小齿轮及第二小齿轮转动，第一小齿轮及第二小齿轮分别采集它们各自随方向盘转动的转角。由于两个第一小齿轮及第二小齿轮的齿数相差一个，不同的圈数就会相差特定的角度，所以通过处理电路通过对小齿轮及的转动角度进行对比计算，便可以得到方向盘转角。
[0040]目前，需要在进行零位标定后，EPS控制器再接收来自方向盘转角传感器的转角信号，并根据所述转角信号来实现方向盘回正功能及转向齿条末端保护功能等。如若不进行转角传感器的零位标定，则可能出现方向盘转角信号错误或者无法正常发送转角信号的问题。方向盘转角传感器的零位需要在车辆总装时进行标定，因此，存在着浪费车辆总装时间的问题。
[0041]为解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施例采用的技术方案通过将将齿轮轴与所述齿条上齿的分布长度的中间位置相啮合，即可将所述中间位置定位为转角传感器的零度位置(零位)，而无需在车辆总装过程中再对每一个转角传感器都一一进行零度位置的标定，因而可以有效节省车辆总装的时间，提高车辆的生产效率。
[0042]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0043]图1是现有技术中的一种转角传感器的结构示意图；图2是图1所示的转角传感器的放大结构示意图；图3是本发明实施例中的转角传感器的剖面结构示意图；图4是图3所示的转角传感器的放大剖面结构示意图。如图1-图4所示的转角传感器，可以包括:壳体21、以及齿条22、齿轮轴23和齿条位移获取装置。其中:
[0044]齿条22固定安装在壳体21内，齿轮轴23与齿条22相啮合，并设置在齿条22上齿的分布长度的中间位置，且齿轮轴23还通过转向管柱(图中未示出)与方向盘(图中未示出)相连接。
[0045]齿条位移获取装置固定安装在壳体21内，适于测量所述齿条随着所述方向盘转动产生的位移。
[0046]在具体实施中，齿条位移获取装置可以包括光栅24a和光栅感应器24b。光栅24a设置在齿条22的侧表面上，并与齿条22上的齿对应设置，光栅的长度与所述齿条22上齿的分布长度相等。光栅感应器24b固定安装壳体21的内壁上，并位于光栅24a的正上方。
[0047]本发明实施例还提供了一种电子助力转向系统，所述系统包括上述的转角传感器。
[0048]图5示出了本发明实施例中的一种方向盘转角的获取方法的流程图。以下结合图2，对图1-图4所示的转角传感器的工作原理作进一步详细的说明。如图3所述的方向盘转角的获取方法，可以包括:
[0049]步骤S51:采用齿条位移获取装置获取齿条的位移。
[0050]在具体实施中，可以通过齿条位移获取装置，获取齿条22的位移。