车用无接触式扭矩传感器的信号采集与处理

孟　濬，王华强
浙江大学电气自动化研究所，浙江杭州　

摘　　　要：扭矩传感器是汽车电动助力转向（ＥＰＳ）系统中的关键部件之一，为了提高其工作性能，提出了一种针对ＥＰＳ系统的非接触式扭矩传感器信号采集与处理方案。首先，对传感器的应用环境进行了介绍，给出了传感器探测电感元件的安装方法和电路的框图。接着，对电路的各个模块进行了说明，重点分析说明了基于运放的相敏检波模块和基于数字电位器的智能调整模块。然后，给出了智能调整模块的软件设计流程图。较后，介绍了所用的实验装置，进行了传感器性能测试试验，验证了各个模块的工作及关键点的波形．实验数据表明电路工作稳定，输出线性度较好，能满足汽车ＥＰＳ系统使用的要求。由于探测部分采用了非接触的工作方式，其使用寿命和性能均优于传统的电阻式扭矩传感器。

关　键　词：ＥＰＳ；扭矩传感器；探测电感；非接触；数字电位器；电桥调零；相敏检波

１　引　言
汽车电动助力转向（ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇ，ＥＰＳ）系统近年来成为国内汽车电子行业研究的热点。ＥＰＳ系统主要由机械转向系统、扭矩传感器、控制器（ＥＣＵ）、电机及减速器等组成。ＥＣＵ根据传感器测到的转向盘转矩、角度信号和车速信号，通过分析、判断及计算，控制助力电机的电流，从而产生合适的助力来辅助转向。由此可以看出，转向盘转矩传感器是汽车ＥＰＳ系统中的主要组成部件之一，其性能的好坏直接影响ＥＰＳ系统的整体控制性能［１］。本文设计的扭矩传感器主要服务于ＥＰＳ系统。因采用电感作为探测元件，故属于非接触式工作方式，其使用寿命和性能要优于传统的采用电位计作为探测元件的接触式扭矩传感器，是目前用于ＥＰＳ系统扭矩传感器的主流设计方案之一。

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