具有功能安全性的转向角度传感器制造技术

一种识别角度传感器(24)中的角度偏差(96)的方法，其中该角度传感器(24)根据一个被转向轴(14)驱动的第一从动轮(32)和一个被转向轴(14)驱动的第二从动轮(34)的角度位置差(56)来确定转向轴(14)的角度位置(18)，其中第一从动轮(32)与第二从动轮(34)的直径(34，36)大小不同,包括如下步骤:‑根据第一从动轮(32)的角度位置(42)来确定转向轴(14)的角度位置(18)的一个参考值(18，52)，‑根据第二从动轮(34)的角度位置(46)和第一从动轮(32)与第二从动轮(34)之间的转动比(90)来确定转向轴(14)的角度位置(18)的一个比较值(18’，52’)，‑当参照值(18，52)与比较值(18’，52’)的对比(93，94)达到一个预置条件(95)时，识别角度偏差(96)。

Steering angle sensor with functional safety

A method for identifying angle deviation (96) in an angle sensor (24), in which the angle sensor (24) determines the angle position (18) of the steering axis (14) according to the angle position difference (56) of the first slave wheel (32) driven by a steering shaft (14) and a steering shaft (34) from the angle position (56) of the moving wheel (34), in which the first from the moving wheel (32) and the third. Two the diameter (34, 36) of the moving wheel (34) is different, including the following steps: a reference value (18, 52) of the angle position (18) of the steering axis (18) is determined according to the angle position (42) of the first moving wheel (32) (18, 52), and the rotational ratio between the angular position of the moving wheel (34) and the first slave wheel (32) and the moving wheel (18) is based on the angle position (18) of the first moving wheel (32). To determine a comparative value (18 ', 52') of the angle position (18) of the steering axis (14), when the contrast (93, 94) of the reference value (18, 52) and the comparison value (18 ', 52 \) reaches a preset condition (95), the angle deviation (96) is identified.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有功能安全性的转向角度传感器本专利技术涉及一种用于识别角度传感器中出现角度偏差的方法，一个用于执行所述方法的控制装置，一个角度传感器，和一个计算机程序。专利DE19849554C1中公布了一个用于确定转向轴角度位置的角度传感器，该角度传感器基于一个被所述转向轴驱动的第一从动轮，和一个被所述转向轴驱动的第二从动轮之间的角度位置差异，来确定所述转向轴的角度位置。所述角度传感器包括第一从动轮和第二从动轮。第一从动轮的直径不同于第二从动轮的直径。所述转向轴的角度位置取角度总值的方式，即在超过360°的角度值范围被检测。在此，可以通过由角度位置差所确定的其中一个从动轮的角度位置，与转向轴与相应从动轮之间的传动比相乘的方式，来直接确定转向轴的角度位置。然而，直接确定得到的转向轴角度位置为非线性，这主要是由于从动轮并非理想的圆形，它们的传动比会根据从动轮的角度位置不同而变化。从动轮传动比的这种依赖于角度位置的变化，在下文中被称为传动比动态变化。因此，从动轮的角度位置要以超过360°范围的角度总值的方式来测定。为此，首先要确定从动轮在最后一圈全角的角度位置总和，是360°的多个倍数。可以通过去掉小数位来过滤测量误差。然后再确定位于0°到360°之间的所述从动轮角度位置的实际角度。最后，通过让所述全角总和与所述从动轮实际角度位置相加，来确定所述从动轮角度位置的角度总值。尽管用第二种备选方法确定的所述从动轮的角度位置，比上一段中用第一种方法直接确定的所述从动轮角度位置要更准确，但如果全角的小数部位出现误差，则在去掉小数部位取整时，会出现错误确定最后一个全角和发生所谓周期数跳跃的现象。所述周期数在这里是旋转圈数值，表示所述从动轮已经旋转了多少个整圈数。为了确认是否出现了周期数跳跃的现象，可以将所述直接确定的从动轮角度位置，与所述用第二种备选方法确定的从动轮角度位置相比较，来参看彼此的合理可靠性。周期数跳跃对所述相应从动轮的角度位置，以及因此导致的对所述转向轴角度确定的错误影响，可以通过一个周期数修正器来纠正。然而事实证明，尽管进行了周期数的修正，转向轴角度位置的跳跃，即角度跳跃，依然会出现。这种角度跳跃不光成问题，有时甚至都无法检测到，比如开启传感器时出现角度跳跃问题，因此用于识别角度跳跃的转向轴角度位置的曾经值根本不存在。本专利技术的目的是提供一种用来识别角度传感器中出现角度偏差的方法，利用该方法，即使曾经值无法被读取，也能够可靠地检测到上述角度偏差。根据本专利技术的一个方面，一种用于识别角度传感器中出现角度偏差的方法，其中角度传感器的基于通过一个由转向轴驱动的第一从动轮，与一个由转向轴驱动的、与所述第一从动轮直径大小不同的第二从动轮之间的角度位置差，来确定转向轴的角度位置，包括如下步骤：根据第一从动轮角度位置，来确定所述转向轴角度位置的一个参考值；根据第二从动轮的角度位置，和第一从动轮与所述第二从动轮之间的传动比，来确定所述转向轴角度位置的一个比较值；当参照值与所述比较值的对比满足一个预置条件时，识别角度偏差。上述的方法所考虑的是，前面曾提到的周期数跳跃的现象，会由于所检测到的从动轮角度位置并非呈现理想线性而出现，它会导致所述两个从动轮之间的角度位置差的偏差，并须要前述的周期数修正器来纠正。类似于上面曾提到的传动比动态变化，所测得的从动轮角度位置之所以不成理想的线性排列，也是由于所述从动轮并非理想的圆形所造成的。传动比的动态变化由所述周期数修正器根据时间的变化来修正。但是对于所述周期数修正器来说，它的前提是所述两个从动轮之间的传动比变化规律随时间的变化是恒定的。但是这个前提条件并不能总被视为是给定的。这是因为除了非理想化测得的从动轮角度位置以外，所述角度传感器原则上还受由机械和电子部件老化问题的影响。其结果是，所述传动比随着时间的推移产生变化，并且用于测定所述转向轴角度位置的整个测量部分也在改变。于是用于确定转向轴角度位置的数学边界条件不再正确。因此，如果所述从动轮的传动比在老化和/或者疲劳的情况下长期慢慢变化，那么前面所提到的角度偏差也会产生。如果角度传感器未开启，并且所述两个从动轮之间的传动比在变化，则问题尤其严重。因为在再次开启所述角度传感器时，由于没有比较值，所以所产生的角度偏差不能被立即识别。例如，在没有电能供应的情况下停放较长时间的车辆就是这种情况。因此，所述两个从动轮之间的传动比的长期慢性变化要用本专利技术中提供的方法来监测。为此，不仅要检测第一从动轮角度位置，还要检测第二从动轮角度位置，因为这样可以测试两个从动轮之间的传动比。如果上述数学边界条件在确定转向轴角度位置时正确，并且没有传动比长期慢慢变化的现象发生，那么所确定的两个从动轮角度位置对彼此来说就是冗余的，并且基于此的所有计算都会给出相同的结果。通过为两个从动轮之间的传动比预置条件，给出一个判断标准，从何时起测量中的传动比变得不再正确，以至于不能足够精确地测定转向轴角度位置。由于两个从动轮之间的传动比是一个设定量，所以基于此的预置条件可以是比较值等的形式，储存在一个非易失性储存器，例如只读储存器中，这样它可以在一个没有电力供应的车辆在长期停放之后，依然被读取。因此，角度传感器中的角度跳跃和由此产生的故障始终都可以被检测到。在上述方法的一个改进方案中，将一个根据从动轮角度位置差所确定的第一从动轮的旋转圈数值与第一从动轮的实际角度位置相加，从而确定参考值。为了测定所述的旋转圈数值，即前面已解释过的相应的周期数，不需要所述传感器的基本元件拥有高精度。在旋转圈数值方面唯一要注意的是，在计入新的一圈时必须有明确的判定，从而在测定所述从动轮和所述转向轴的角度位置时，不会出现角度跳跃。在所述方法的另一改进方案中，为了确定比较值，将基于角度位置差计算出的第二从动轮的旋转圈数值和所述第二从动轮的实际角度位置的总和，通过用转动比权衡而得到一个冗余参考值。也就是说，把所述第二从动轮角度位置，通过传动比换算成第一从动轮角度位置。传动比可以通过所述角度传感器的结构来设定成一个预置值。在完成对所述比较值和所述参考值的对比后，可以再次进行检测，以检验比较值与参考值的差异是否满足一个预置条件。例如如果把比较值与参考值相除来进行彼此间的对比，若其商值远离1，那么则满足预置条件。由于和其它计算相比，除法计算在实施上较费劲，所以在上述方法的一个适当改进方案中，通过在参考值和比较值之间取差值的方法，将二者进行对比。如果所述差值离开一个预置范围，那么则达到了预置条件。采用这种方式，可以通过一个简单的逻辑电路，来监视相减后的差值是否满足预置条件。在所述方法的又一改进方案中，包括了一个储存步骤，即将对比的结果，最好为差值，储存在一个储存器中。通过这种方式可以对比对的结果做出评估，这样就能例如在车辆维修时即可识别所述角度传感器的严重性磨损，从而在彻底失灵前能将所述角度传感器及时更换。虽然从原则上讲，比对的结果可以随时、随意地储存，但是有一个特别优选的改进方案，它包含如下步骤：只有当所述储存器中所储的差值小于所形成的的差值时，所形成的差值才会被储存入存储器中。通过这种方式，可以将所需的存储空间降至最低。在所述角度传感器的一个备选改进方法中，使用磁阻传感器测定从动轮角度位置，每个磁阻传感器都含有两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种识别角度传感器(24)中的角度偏差(96)的方法，其中该角度传感器(24)根据一个被转向轴(14)驱动的第一从动轮(32)和一个被转向轴(14)驱动的第二从动轮(34)的角度位置差(56)来确定转向轴(14)的角度位置(18)，其中第一从动轮(32)与第二从动轮(34)的直径(34，36)大小不同,包括如下步骤:‑根据第一从动轮(32)的角度位置(42)来确定转向轴(14)的角度位置(18)的一个参考值(18，52)，‑根据第二从动轮(34)的角度位置(46)和第一从动轮(32)与第二从动轮(34)之间的转动比(90)来确定转向轴(14)的角度位置(18)的一个比较值(18’，52’)，‑当参照值(18，52)与比较值(18’，52’)的对比(93，94)达到一个预置条件(95)时，识别角度偏差(96)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.17 DE 102015115686.51.一种识别角度传感器(24)中的角度偏差(96)的方法，其中该角度传感器(24)根据一个被转向轴(14)驱动的第一从动轮(32)和一个被转向轴(14)驱动的第二从动轮(34)的角度位置差(56)来确定转向轴(14)的角度位置(18)，其中第一从动轮(32)与第二从动轮(34)的直径(34，36)大小不同,包括如下步骤:-根据第一从动轮(32)的角度位置(42)来确定转向轴(14)的角度位置(18)的一个参考值(18，52)，-根据第二从动轮(34)的角度位置(46)和第一从动轮(32)与第二从动轮(34)之间的转动比(90)来确定转向轴(14)的角度位置(18)的一个比较值(18’，52’)，-当参照值(18，52)与比较值(18’，52’)的对比(93，94)达到一个预置条件(95)时，识别角度偏差(96)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为确定参考值(18，52)，一个基于角度位置差(56)计算出的第一从动轮(32)的旋转圈数值(76)和所述第一从动轮(32)的角度位置(42)被相加。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为确定比较值(18’，52’)，将基于角度位置差(56)计算出的第二从动轮(34)的旋转圈数值(86)和第二从动轮(34)的角度位置(46)的总和，通过用转动比(90)权衡(66)而得到一个冗余参考值(52’...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦列里·克利缅科，
申请(专利权)人：柏恩氏股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US