一种冗余的电感式与电感式方向盘角度传感器的制作方法

本实用新型属于汽车电动助力转向系统领域，具体地讲涉及一种冗余的电感式与电感式方向盘角度传感器。

背景技术：

目前采用的EPS(电动助力转向系统)中方向盘角度测量均采用单组计算处理模式，当这一组相应的角度计算单元失效或者测量的数据在传输和处理中发生故障时，EPS会失去方向盘自动回正等功能，在未来无人驾驶等智能应用方面势必带来较大的安全隐患，此类EPS的安全性能在ISO26262中目前定义为ASIL B级，其安全等级有待进一步提高。

技术实现要素：

根据现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种冗余的电感式与电感式方向盘角度传感器，其提升了电动助力转向系统的安全性能和安全等级。

本实用新型采用以下技术方案：

一种冗余的电感式与电感式方向盘角度传感器，包括通过从动结构同步旋转的转子Ⅰ和转子Ⅱ，所述转子Ⅰ绕其轴线可旋转的套接在方向盘的输入轴上；所述转子Ⅰ在沿其轴线的下方设有定子Ⅰ，转子Ⅱ在沿其轴线的下方设有定子Ⅱ；所述定子Ⅰ包括激励线圈Ⅰ、接收线圈Ⅰ和第一处理电路，所述激励线圈Ⅰ和接收线圈Ⅱ均与第一处理电路相连接；所述定子Ⅱ包括激励线圈Ⅱ、接收线圈Ⅱ和第二处理电路，所述激励线圈Ⅱ和接收线圈Ⅱ均与第二处理电路相连接；

所述第一处理电路输出两路电感角度信号，第二处理电路输出两路电感角度信号；所述第一处理电路输出的两路电感角度信号中的一路信号与第二处理电路输出的两路电感角度信号中的一路信号作为一组数据传输至一个计算单元，所述第一处理电路输出的两路电感角度信号中的另一路信号与第二处理电路输出的两路电感角度信号中的另一路信号作为另一组数据传输至另一个计算单元。

优选的，所述从动结构包括相互外啮合的大齿轮和小齿轮，所述大齿轮与转子Ⅰ固定连接，所述小齿轮与转子Ⅱ固定连接，且大齿轮与转子Ⅰ之间、小齿轮与转子Ⅱ之间均同轴设置；所述大齿轮和小齿轮均可绕各自轴线旋转。

更进一步优选的，所述接收线圈Ⅰ包括第一接收线圈和第二接收线圈，所述第一处理电路包括第一芯片和第二芯片；所述第一芯片的引脚三经由第一电阻接地，第一芯片的引脚四分别连接信号电压和第一电容的一端，第一电容的另一端接地；所述第一芯片的引脚五分别连接工作电压和第二电容的一端，第二电容的另一端连接第一接收线圈的中间抽头处且接地设置；所述第一芯片的引脚八连接第一接收线圈的一端，第一芯片的引脚十连接第一接收线圈的另一端，第一芯片的引脚九连接第一接收线圈的中间抽头处；所述第一芯片的引脚十一经由第二电阻接地，所述第一芯片的引脚十二分别连接第三电容的一端、第八电容的一端、激励线圈的一端，第三电容的另一端连接第一接收线圈的中间抽头处，第八电容的另一端连接第二芯片的引脚十二，激励线圈的中间抽头处连接信号电压；激励线圈的另一端分别连接第四电容的一端、第七电容的一端，第四电容的另一端连接第一接收线圈的中间抽头处，第七电容的另一端连接第二芯片的引脚十三；所述第一芯片的引脚一接地，第一芯片的引脚二输出一路电感角度信号；

所述第二芯片的引脚三经由第三电阻接地，第二芯片的引脚四分别连接信号电压和第五电容的一端，第五电容的另一端接地；所述第二芯片的引脚五分别连接工作电压和第六电容的一端，第六电容的另一端连接第二接收线圈的中间抽头处且接地设置；所述第二芯片的引脚八连接第二接收线圈的一端，第二芯片的引脚十连接第二接收线圈的另一端，第二芯片的引脚九连接第二接收线圈的中间抽头处；所述第二芯片的引脚十一经由第四电阻接地；所述第二芯片的引脚一接地，第二芯片的引脚二输出另一路电感角度信号。

更进一步优选的，所述接收线圈Ⅱ包括第三接收线圈和第四接收线圈，所述第二处理电路包括第三芯片和第四芯片；所述第三芯片的引脚三经由第五电阻接地，第三芯片的引脚四分别连接信号电压和第九电容的一端，第九电容的另一端接地；所述第三芯片的引脚五分别连接工作电压和第十电容的一端，第十电容的另一端连接第三接收线圈的中间抽头处且接地设置；所述第三芯片的引脚八连接第三接收线圈的一端，第三芯片的引脚十连接第三接收线圈的另一端，第三芯片的引脚九连接第三接收线圈的中间抽头处；所述第三芯片的引脚十一经由第六电阻接地，所述第三芯片的引脚十二分别连接第十一电容的一端、第十六电容的一端、激励线圈的一端，第十一电容的另一端连接第三接收线圈的中间抽头处，第十六电容的另一端连接第四芯片的引脚十二，激励线圈的中间抽头处连接信号电压；激励线圈的另一端分别连接第十二电容的一端、第十五电容的一端，第十二电容的另一端连接第三接收线圈的中间抽头处，第十五电容的另一端连接第四芯片的引脚十三；所述第三芯片的引脚一接地，第三芯片的引脚二输出一路电感角度信号；

所述第四芯片的引脚三经由第七电阻接地，第四芯片的引脚四分别连接信号电压和第十三电容的一端，第十三电容的另一端接地；所述第四芯片的引脚五分别连接工作电压和第十四电容的一端，第十四电容的另一端连接第四接收线圈的中间抽头处且接地设置；所述第四芯片的引脚八连接第四接收线圈的一端，第四芯片的引脚十连接第四接收线圈的另一端，第四芯片的引脚九连接第四接收线圈的中间抽头处；所述第四芯片的引脚十一经由第八电阻接地；所述第四芯片的引脚一接地，第四芯片的引脚二输出另一路电感角度信号。

更进一步优选的，所述第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片均采用Sensemi公司的SS1601型号的芯片。

本实用新型的有益效果在于：

1)本实用新型的角度传感器通过设置两组转子和定子来输出两组电感角度信号，每组电感角度信号都有两路电感角度信号，所述一组中的一路电感角度信号与另一组中的一路电感角度信号作为一组数据传输至计算单元，剩下的两路电感角度信号作为另一组数据传输至另一个计算单元；且两组计算单元相互独立，互不干扰，在一个计算单元失效或者测量的数据在传输和处理中发生故障时的情况下，另一组依然可以正常工作，两组之间互为冗余，提升了电动助力转向系统的安全性能，使得电动助力转向系统的安全等级提升到ISO26262中定义的ASIL D级。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的原理示意图。

图3为本实用新型的第一处理电路的电路图。

图4为本实用新型的第一处理电路的电路图。

附图标记：1-转子Ⅰ，2-定子Ⅰ，3-从动结构，4-转子Ⅱ，5-定子Ⅱ，L1-激励线圈Ⅰ，L2-接收线圈Ⅰ，L3-激励线圈Ⅱ，L4-接收线圈Ⅱ，21-第一处理电路，51-第二处理电路，31-大齿轮，32-小齿轮，L21-第一接收线圈，L22-第二接收线圈，L41-第三接收线圈，L42-第四接收线圈，U1-第一芯片，U2-第二芯片，U3-第三芯片，C1～C16-第一电容～第十六电容，R1～R8-第一电阻～第八电阻。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、图2所示，一种冗余的电感式与电感式方向盘角度传感器，包括通过从动结构3同步旋转的转子Ⅰ1和转子Ⅱ4，所述转子Ⅰ1绕其轴线可旋转的套接在方向盘的输入轴上；所述转子Ⅰ1在沿其轴线的下方设有定子Ⅰ2，转子Ⅱ4在沿其轴线的下方设有定子Ⅱ5；所述定子Ⅰ2包括激励线圈ⅠL1、接收线圈ⅠL2和第一处理电路21，所述激励线圈ⅠL1和接收线圈ⅡL2均与第一处理电路21相连接；所述定子Ⅱ5包括激励线圈ⅡL3、接收线圈ⅡL4和第二处理电路51，所述激励线圈ⅡL3和接收线圈ⅡL4均与第二处理电路51相连接；

如图3所示，所述第一处理电路21输出两路电感角度信号，第二处理电路51输出两路电感角度信号；所述第一处理电路21输出的两路电感角度信号中的一路信号与第二处理电路51输出的两路电感角度信号中的一路信号作为一组数据传输至一个计算单元，所述第一处理电路21输出的两路电感角度信号中的另一路信号与第二处理电路51输出的两路电感角度信号中的另一路信号作为另一组数据传输至另一个计算单元。

所述从动结构3包括相互外啮合的大齿轮31和小齿轮32，所述大齿轮31与转子Ⅰ1固定连接，所述小齿轮32与转子Ⅱ4固定连接，且大齿轮31与转子Ⅰ1之间、小齿轮32与转子Ⅱ4之间均同轴设置；所述大齿轮31和小齿轮32均可绕各自轴线旋转。

所述接收线圈ⅠL2包括第一接收线圈L21和第二接收线圈L22，所述第一处理电路21包括第一芯片U1和第二芯片U2；所述第一芯片U1的引脚三经由第一电阻R1接地，第一芯片U1的引脚四分别连接信号电压和第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端接地；所述第一芯片U1的引脚五分别连接工作电压和第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端连接第一接收线圈L21的中间抽头处且接地设置；所述第一芯片U1的引脚八连接第一接收线圈L21的一端，第一芯片U1的引脚十连接第一接收线圈L21的另一端，第一芯片U1的引脚九连接第一接收线圈L21的中间抽头处；所述第一芯片U1的引脚十一经由第二电阻R2接地，所述第一芯片U1的引脚十二分别连接第三电容C3的一端、第八电容C8的一端、激励线圈L1的一端，第三电容C3的另一端连接第一接收线圈L21的中间抽头处，第八电容C8的另一端连接第二芯片U2的引脚十二，激励线圈L1的中间抽头处连接信号电压；激励线圈L1的另一端分别连接第四电容C4的一端、第七电容C7的一端，第四电容C4的另一端连接第一接收线圈L21的中间抽头处，第七电容C7的另一端连接第二芯片U2的引脚十三；所述第一芯片U1的引脚一接地，第一芯片U1的引脚二输出一路电感角度信号；

所述第二芯片U2的引脚三经由第三电阻R3接地，第二芯片U2的引脚四分别连接信号电压和第五电容C5的一端，第五电容C5的另一端接地；所述第二芯片U2的引脚五分别连接工作电压和第六电容C6的一端，第六电容C6的另一端连接第二接收线圈L22的中间抽头处且接地设置；所述第二芯片U2的引脚八连接第二接收线圈L22的一端，第二芯片U2的引脚十连接第二接收线圈L22的另一端，第二芯片U2的引脚九连接第二接收线圈L22的中间抽头处；所述第二芯片U2的引脚十一经由第四电阻R4接地；所述第二芯片U2的引脚一接地，第二芯片U2的引脚二输出另一路电感角度信号。

如图4所示，所述接收线圈ⅡL4包括第三接收线圈L41和第四接收线圈L42，所述第二处理电路51包括第三芯片U3和第四芯片U4；所述第三芯片U3的引脚三经由第五电阻R5接地，第三芯片U3的引脚四分别连接信号电压和第九电容C9的一端，第九电容C9的另一端接地；所述第三芯片U3的引脚五分别连接工作电压和第十电容C10的一端，第十电容C10的另一端连接第三接收线圈L41的中间抽头处且接地设置；所述第三芯片U3的引脚八连接第三接收线圈L41的一端，第三芯片U3的引脚十连接第三接收线圈L41的另一端，第三芯片U3的引脚九连接第三接收线圈L41的中间抽头处；所述第三芯片U3的引脚十一经由第六电阻R6接地，所述第三芯片U3的引脚十二分别连接第十一电容C11的一端、第十六电容C16的一端、激励线圈L1的一端，第十一电容C11的另一端连接第三接收线圈L41的中间抽头处，第十六电容C16的另一端连接第四芯片U4的引脚十二，激励线圈L1的中间抽头处连接信号电压；激励线圈L1的另一端分别连接第十二电容C12的一端、第十五电容C15的一端，第十二电容C12的另一端连接第三接收线圈L41的中间抽头处，第十五电容C15的另一端连接第四芯片U4的引脚十三；所述第三芯片U3的引脚一接地，第三芯片U3的引脚二输出一路电感角度信号；

所述第四芯片U4的引脚三经由第七电阻R7接地，第四芯片U4的引脚四分别连接信号电压和第十三电容C13的一端，第十三电容C13的另一端接地；所述第四芯片U4的引脚五分别连接工作电压和第十四电容C14的一端，第十四电容C14的另一端连接第四接收线圈L42的中间抽头处且接地设置；所述第四芯片U4的引脚八连接第四接收线圈L42的一端，第四芯片U4的引脚十连接第四接收线圈L42的另一端，第四芯片U4的引脚九连接第四接收线圈L42的中间抽头处；所述第四芯片U4的引脚十一经由第八电阻R8接地；所述第四芯片U4的引脚一接地，第四芯片U4的引脚二输出另一路电感角度信号。

所述第一芯片U1、第二芯片U2、第三芯片U3、第四芯片U4均采用Sensemi公司的SS1601型号的芯片。

本实用新型在使用时，方向盘的输入轴带动大齿轮31和转子Ⅰ1转动，同时大齿轮31带动小齿轮32转动，进而带动转子Ⅱ4转动。所述转子Ⅰ1与定子Ⅰ2的配合，形成电感式传感器，随着转子Ⅰ1的转动，进而通过第一处理电路21输出电感角度信号1(P1)和电感角度信号2(P2)；所述转子Ⅱ4与定子Ⅱ5的配合，形成电感式传感器，随着转子Ⅱ4的转动，进而通过第二处理电路51输出电感角度信号3(P3)和电感角度信号4(P4)。

电感角度信号1(P1)和电感角度信号3(P3)作为一组信号输入至一个计算单元，通过游标算法就能得到一个方向盘角度信号；同理，电感角度信号2(P2)和电感角度信号4(P4)作为另一组信号输入至另一个计算单元，通过游标算法就能得到另一个方向盘角度信号。

因此，在一个计算单元失效或者测量的数据在传输和处理中发生故障时的情况下，另一组依然可以正常工作，两组之间互为冗余，提升了电动助力转向系统的安全性能，使得电动助力转向系统的安全等级能够提升到ISO26262中定义的ASIL D级。

综上所述，本实用新型提供了一种冗余的电感式与电感式方向盘角度传感器，其提升了电动助力转向系统的安全性能和安全等级。