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EPS声表面波扭矩传感器仿真分析与试验研究

2021-07-14李志鹏赵青青

关键词:测量

李志鹏,孟 旭,赵青青

(1.东北林业大学 交通学院,哈尔滨 150040;2.黑龙江东方学院 机电工程学部,哈尔滨 150066)

我国明确表示将在2035年开始全面禁止销售燃油汽车,取而代之的是新能源汽车的全面推广与销售[1]。作为新能源汽车“标配”的电动助力转向(electric power steering,EPS)控制系统,借助此次机会一跃成为助力转向系统的主要发展方向。EPS主要由扭矩(转向)传感器、电动机、机械转向系统、电源、电子控制单元(ECU)等组成[2]。扭矩传感器作为控制系统的信号采集装置,其性能直接影响着车辆的行驶稳定性与舒适性,在EPS系统中起着至关重要的作用。

根据测量原理的不同,应用于汽车EPS系统的扭矩传感器大致可以分为:磁弹性式、应变式、磁电式、电容式、磁敏感应式、光敏式等[3-4]。作为2000年以后才出现的新兴扭矩测量方式,声表面波(surface acoustic wave,SAW)扭矩传感器因其无源无线、布置灵活、抗干扰能力强等特点迅速得到业界的认可。在20年的时间内,许多学者一直致力于研发EPS系统用SAW扭矩传感器。2002年第一代针对EPS系统的SAW扭矩传感器因温漂过于严重而无法应用,但是开创性的布置形式一直沿用至今[5]。第二代着重解决了温漂的影响,但是焊接方式导致输出信号迟滞现象明显[6]。第三代与第四代SAW扭矩传感器都是加里宁等提出的,分别针对特征频率与温度的影响进行了优化,并且首次提出3谐振器结构[7]。目前,对SAW扭矩传感器的研究主要集中在信号提取与处理[8-10]、无线射频天线的研究[11]以及模型的优化研究上[12-13]。

有别于其他研究[14-16],提出了一种基于SAW的新型汽车EPS扭矩传感器,以改变对扭杆的破坏性安装方式,扩展了可测量扭杆的尺寸范围。……

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