CN110873549A - 角度测量系统和角度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种角度测量系统，其包括旋转变压器和与旋转变压器信号连接的车辆控制单元。角度测量系统还包括向旋转变压器发射激励信号的载波发生器、接收旋转变压器的信号的信号处理模块以及与信号处理模块相连、通过信号处理模块输出的信号得出转子转角的角度获取模块。载波发生器、信号处理模块和角度获取模块均设于车辆控制单元。本发明还提供一种角度测量方法。本发明的角度测量系统和角度测量方法通过将处理旋转变压器信号的信号处理模块设于车辆控制单元中，降低了产品的制造成本。

Description

角度测量系统和角度测量方法

技术领域

本发明涉及一种角度测量系统和角度测量方法，尤其是一种用于车辆上的角度车辆系统和角度测量方法。

背景技术

角度测量在车辆领域的应用特别广泛。比如，方向盘转动角度的测量或者电机的转速测量等。车辆的角度的测量影响着车辆的安全性能和使用性能，所以准确的角度车辆特别重要。

目前常用的角度测量采用的是霍尔式或者电磁感应(即旋转变压器)式。由于霍尔式易受干扰，所以常用的是电磁感应式。在测量时，旋转变压器先获得转子的转角信号。接着，专用的芯片通过算法计算出转子的转角。计算出的转角值再发送给车辆控制单元去进行相应的控制。由于需要专用的芯片去计算转子的转角，所以增加了角度测量系统的制造成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以降低制造成本的角度测量系统以及角度测量方法。

根据本发明的一个方面，提供一种角度测量系统，其包括旋转变压器和与旋转变压器信号连接的车辆控制单元。所述角度测量系统还包括向旋转变压器发射激励信号的载波发生器、接收旋转变压器的信号的信号处理模块以及与信号处理模块相连、通过信号处理模块输出的信号得出转子转角的角度获取模块，所述载波发生器、信号处理模块和角度获取模块均设于车辆控制单元。

优选地，所述旋转变压器包括与载波发生器相连的激励线圈、转子以及成正交设置的第一接收线圈和第二接收线圈，所述信号处理模块包括与第一接收线圈相连的第一信号处理装置和与第二接收线圈相连的第二信号处理装置。

优选地，所述角度获取模块接收第一信号处理装置和第二信号处理装置发送过来的信号、并根据接收的信号通过应用层查表的方式得出转子转角。

优选地，所述表为通过实验标定的二维表。

优选地，所述第一信号处理装置包括与第一接收线圈相连的第一滤波器、与第一滤波器相连的第一整流器、与第一整流器相连的第一积分器以及与第一积分器相连的第一结果寄存器，所述第二信号处理装置包括与第二接收线圈相连的第二滤波器、与第二滤波器相连的第二整流器、与第二整流器相连的第二积分器以及与第二积分器相连的第二结果寄存器，所述第一结果寄存器和第二结果寄存器输出的信号传递给角度获取模块。

优选地，所述第一信号处理装置输出的信号u1＝k*Em*sin(θ)，所述第二信号处理装置输出的信号u2＝k*Em*cos(θ)，其中，k为传递系数，Em为激励信号幅值，θ为转子转角。

优选地，所述车辆控制单元设有DSADC模块，所述载波发生器和信号处理模块集成在DSADC模块内。

优选地，所述旋转变压器集成到电路板上。

优选地，所述角度测量系统用于测量加速/制动踏板角度、方向盘转角或者电机转角。

根据本发明的一个方面，提供一种角度测量方法，其包括：

通过载波发生器向激励线圈发射激励信号；

第一接收线圈和第二接收线圈在激励线圈的激励下分别输出第一模拟信号和第二模拟信号；

第一信号处理装置对第一信号进行处理并输出第一数字信号，第二数字信号处理装置对第二信号进行处理并输出第二数字信号；

角度获取模块接收第一数字信号和第二数字信号并通过二维查表的方式得出转子转角。

本发明提供的角度测量系统和角度测量方法通过将处理旋转变压器信号的信号处理模块设于车辆控制单元中，降低了产品的制造成本。

附图说明

图1为本发明的角度测量系统的框架图。

图2为本发明的信号处理装置的框架图。

图3为本发明的角度测量方法的流程图。

具体实施方式

参见图1所示，本发明提供一种角度测量系统，其包括旋转变压器101和与旋转变压器101信号连接的车辆控制单元200。角度测量系统还包括向旋转变压器101发射激励信号的载波发生器211、接收旋转变压器101的信号的信号处理模块A以及与信号处理模块A相连、通过信号处理模块A输出的信号得出转子转角的角度获取模块22。载波发生器211、信号处理模块A和角度获取模块22均设于车辆控制单元200。本发明通过将信号处理模块A设于车辆控制单元200中，降低了角度测量系统的制造成本。

旋转变压器101包括与载波发生器211相连的激励线圈11、转子12以及成正交设置的第一接收线圈13和第二接收线圈14。信号处理模块A包括与第一接收线圈13相连的第一信号处理装置212和与第二接收线圈14相连的第二信号处理装置213。转子12转动时，通过遮挡住线圈可以改变线圈的信号。

角度获取模块22接收第一信号处理装置212和第二信号处理装置213发送过来的信号、并根据接收的信号通过应用层查表的方式得出转子转角。本发明通过应用层查表得方式获得转子转角，在不需要通过复杂计算的条件下即可很简单的获得转子的转角。

在优选的实施方式中，表为通过实验标定的二维表。该二维表为通过实验的方法事先标定好了的二维表。标定好的二维表可用于同一系列的角度获取模块22的应用中。

第一信号处理装置212输出的信号u1＝k*Em*sin(θ)，第二信号处理装置(213)输出的信号u2＝k*Em*cos(θ)，其中，k为传递系数，Em为激励信号幅值，θ为转子转角。角度获取模块22通过接收到的信号u1和u2，通过应用层查表的方式即可快速地获取转子转角。

车辆控制单元200设有DSADC模块21。载波发生器211和信号处理模A集成在DSADC模块21内。

旋转变压器101集成到电路板100上。本发明通过将处理旋转变压器101信号的信号处理模块A集成到车辆控制单元200中，降低了产品的制造成本。

进一步参见图2所示，第一信号处理装置212包括与第一接收线圈13相连的第一滤波器2121、与第一滤波器2121相连的第一整流器2122、与第一整流器2122相连的第一积分器2123以及与第一积分器2123相连的第一结果寄存器2124。第二信号处理装置213包括与第二接收线圈14相连的第二滤波器2131、与第二滤波器2131相连的第二整流器2132、与第二整流器2132相连的第二积分器2133以及与第二积分器2133相连的第二结果寄存器2134。第一结果寄存器2124和第二结果寄存器2134输出的信号传递给角度获取模块22。第一接收线圈13的第一模拟信号经过第一信号处理装置212处理后输出第一数字信号，第二接收线圈14的第二模拟信号经过第二信号处理装置213处理后输出第二数字信号。

本发明利用车辆控制单元200中DSADC模块21基于旋转变压器101原理进行角度测量，不需要额外的芯片。DSADC模块21集成了载波发生器211可以产生激励信号，集成了整流器，集成了滤波器和积分器可以对2路接收线圈信号进行解调并提取幅值信息，对于延迟可以进行补偿。最后通过软件查表的方法实时得出转子角度信息。

角度测量系统可用于测量加速/制动踏板角度、方向盘转角或者电机转角。

进一步参见图3所示，本发明还提供一种角度测量方法，其包括：

通过载波发生器211向激励线圈11发射激励信号。该发射的信号为模拟信号。激励线圈11接收到信号后，产生磁场。

第一接收线圈13和第二接收线圈14在激励线圈11的激励下分别输出第一模拟信号和第二模拟信号。第一接收线圈13和第二接收线圈14在磁场的影响下产生第一模拟信号和第二模拟信号。

第一信号处理装置212对第一模拟信号进行处理并输出第一数字信号，第二信号处理装置213对第二模拟信号进行处理并输出第二数字信号。

角度获取模块22接收第一数字信号和第二数字信号并通过二维查表的方式得出转子转角。本发明通过使用二维查表的方式可以较容易地获得转子转角，相对于传统的通过软件解算的方式计算转子转角，减少了软件的复杂程度。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (10)

1.一种角度测量系统，其包括旋转变压器(101)和与旋转变压器(101)信号连接的车辆控制单元(200)，其特征在于，所述角度测量系统还包括向旋转变压器(101)发射激励信号的载波发生器(211)、接收旋转变压器(101)的信号的信号处理模块(A)以及与信号处理模块(A)相连、通过信号处理模块(A)输出的信号得出转子转角的角度获取模块(22)，所述载波发生器(211)、信号处理模块(A)和角度获取模块(22)均设于车辆控制单元(200)。

2.如权利要求1所述的角度测量系统，其特征在于，所述旋转变压器(101)包括与载波发生器(211)相连的激励线圈(11)、转子(12)以及成正交设置的第一接收线圈(13)和第二接收线圈(14)，所述信号处理模块(A)包括与第一接收线圈(13)相连的第一信号处理装置(212)和与第二接收线圈(14)相连的第二信号处理装置(213)。

3.如权利要求3所述的角度测量系统，其特征在于，所述角度获取模块(22)接收第一信号处理装置(212)和第二信号处理装置(213)发送过来的信号、并根据接收的信号通过应用层查表的方式得出转子转角。

4.如权利要求3所述的角度测量系统，其特征在于，所述表为通过实验标定的二维表。

5.如权利要求3所述的角度测量系统，其特征在于，所述第一信号处理装置(212)包括与第一接收线圈(13)相连的第一滤波器(2121)、与第一滤波器(2121)相连的第一整流器(2122)、与第一整流器(2122)相连的第一积分器(2123)以及与第一积分器(2123)相连的第一结果寄存器(2124)，所述第二信号处理装置(213)包括与第二接收线圈(14)相连的第二滤波器(2131)、与第二滤波器(2131)相连的第二整流器(2132)、与第二整流器(2132)相连的第二积分器(2133)以及与第二积分器(2133)相连的第二结果寄存器(2134)，所述第一结果寄存器(2124)和第二结果寄存器(2134)输出的信号传递给角度获取模块(22)。

6.如权利要求5所述的角度测量系统，其特征在于，所述第一信号处理装置(212)输出的信号u1＝k*Em*sin(θ)，所述第二信号处理装置(213)输出的信号u2＝k*Em*cos(θ)，其中，k为传递系数，Em为激励信号幅值，θ为转子转角。

7.如权利要求1至6任一项所述的角度测量系统，其特征在于，所述车辆控制单元(200)设有DSADC模块(21)，所述载波发生器(211)和信号处理模块

(A)集成在DSADC模块(21)内。

8.如权利要求1至6任一项所述的角度测量系统，其特征在于，所述旋转变压器(101)集成到电路板(100)上。

9.如权利要求1所述的角度测量系统，其特征在于，所述角度测量系统用于测量加速/制动踏板角度、方向盘转角或者电机转角。

10.一种角度测量方法，其特征在于，其包括：

通过载波发生器(211)向激励线圈(11)发射激励信号；

第一接收线圈(13)和第二接收线圈(14)在激励线圈(11)的激励下分别输出第一模拟信号和第二模拟信号；

第一信号处理装置(212)对第一信号进行处理并输出第一数字信号，第二数字信号处理装置(213)对第二信号进行处理并输出第二数字信号；

角度获取模块(22)接收第一数字信号和第二数字信号并通过二维查表的方式得出转子转角。

Images