[发明专利]一种方向盘转角测量方法及方向盘转角传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，更具体地说，涉及一种方向盘转角测量方法、装置及方向盘转角传感器。

背景技术

方向盘转角传感器是用来测量汽车等交通工具的方向盘转动角度，目前方向盘转角传感器的主流结构如图1所示，与方向盘同步转动的主动齿轮分别与第一测量齿轮和第二测量齿轮相啮合，第一测量齿轮和第二测量齿轮上分别固连有磁环，与第一测量齿轮固连的磁环上设置有第一转角传感器，与第二测量齿轮固连的磁环上设置有第二转角传感器，转角传感器可以为霍尔传感器(Hall)等。当方向盘转动时，主动齿轮同步转动并带动两个测量齿轮转动，转角传感器分别读取对应测量齿轮上磁环磁极的变化角度，从而得到测量齿轮对应的转角传感器读数；然而转角传感器只能读取0至360°范围内的角度，即当测量齿轮的转动角度小于360°时，转角传感器可以精确的读取测量齿轮的转动角度，但当测量齿轮的转动角度大于360°时，转角传感器读取的角度范围也只在0至360°之间，而无法确定测量齿轮所转的圈数。

目前主流的方向盘转角的测量方法为：基于第一转角传感器与第二转角传感器的读数，将第一测量齿轮和第二测量齿轮所转的圈数作为两未知数，通过各参数间的关系，构建二元不定方程，进而通过求解二元不定方程获得第一测量齿轮和第二测量齿轮所转的圈数，计算出第一测量齿轮和第二测量齿轮的转动角度，然后通过齿轮啮合转动原理计算出方向盘转角。现有主流算法需通过构建二元不定方程进行方向盘转角的测量，算法相对复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种方向盘转角测量方法及方向盘转角传感器，以解决现有方向盘转角测量算法相对复杂的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种方向盘转角测量方法，包括：

计算方向盘转角θ随第一转角传感器和第二转角传感器的读数差值Δ的变化率k，及确定在方向盘转角测量范围内，所述读数差值Δ的变化周期数；

确定各变化周期对应的方向盘转角最小值和最大值，构建所述方向盘转角θ与所述读数差值Δ的一次线性分段函数，所述一次线性分段函数的分段函数数量与所述变化周期数一致；

获取所述第一转角传感器和所述第二转角传感器的当前读数，将获取的两当前读数的差值带入所述一次线性分段函数中，计算出与所述变化周期数相同数量的方向盘转角值；

若计算出唯一的方向盘转角值，则将所述唯一的当前方向盘转角值确定为当前方向盘转角；

若计算出多个方向盘转角值，则推算出各方向盘转角值对应的第一转角传感器和第二转角传感器的理论读数，将所述各方向盘转角值对应的第一转角传感器和第二转角传感器的理论读数，与所述获取的第一转角传感器和第二转角传感器的当前读数进行比对，将符合预定要求的比对结果所对应的方向盘转角值确定为当前方向盘转角。

本发明还提供一种方向盘转角传感器，包括主动齿轮，第一测量齿轮，第二测量齿轮，第一转角传感器，第二转角传感器和微控制单元MCU；

所述MCU包括：

获取单元，用于获取所述第一转角传感器和所述第二转角传感器的当前读数；

变化率计算单元，用于计算方向盘转角θ随所述第一转角传感器和所述第二转角传感器的读数差值Δ的变化率k；

变化周期数确定单元，用于确定在方向盘转角测量范围内，所述读数差值Δ的变化周期数；

函数构建单元，用于确定所述变化周期数确定单元所确定的各变化周期对应的方向盘转角最小值和最大值，构建所述方向盘转角θ与所述读数差值Δ的一次线性分段函数，所述一次线性分段函数的分段函数数量与所述变化周期数一致；

第一处理单元，用于将所述获取的第一转角传感器和所述第二转角传感器的当前读数的差值带入所述函数构建单元构建的一次线性分段函数中，计算出与所述变化周期数相同数量的方向盘转角值；

第二处理单元，用于在所述第一处理单元计算出唯一的方向盘转角值时，将所述唯一的当前方向盘转角值确定为当前方向盘转角，或在所述第一处理单元计算出多个方向盘转角值时，推算出各方向盘转角值对应的第一转角传感器和第二转角传感器的理论读数，将所述各方向盘转角值对应的第一转角传感器和第二转角传感器的理论读数，与所述获取的第一转角传感器和第二转角传感器的当前读数进行比对，将符合预定要求的比对结果所对应的方向盘转角值确定为当前方向盘转角。