电动助力转向系统EPS的基本工作原理为：EPS控制器根据传感器采集的方向盘转矩、方向盘转角和车速等信号，控制电机产生转向助力。
采集车速信号的轮速传感器通常由ESC系统供货，采集方向盘转矩的传感器由EPS系统供货，采集方向盘转角的传感器可单独供货或由EPS系统供货，本系列将主要介绍方向盘转矩传感器和方向盘转角传感器。
一、EPS传感器分类EPS传感器可分别按照功能、结构、原理及输出信号四种分类方法进行分类，具体见下表1。表 1 EPS传感器分类
分类方法
类型
说明
按功能分类
TOS
转矩或转角单信号输出
TAS
转矩和转角双信号输出
按结构分类
接触式
传感器全工作行程中，获取信号的敏感部件存在机械摩擦，如电位器原理结构、电刷与导电介质之间存在摩擦的传感器
非接触式
传感器全工作行程中，信号通过磁耦合、电耦合、光耦合等方式获取，如线圈感应、巨磁（MR）桥路、电容电场等原理的传感器
按原理分类
电位器式（电阻式）
/
磁场检测式
扭杆变形量Φ转换为磁通量B
电磁感性式
扭杆变形量Φ转换为感应系数L/M
电容感应式
扭杆变形量Φ转换为电容量C
光电式
按输出信号分类
Anglog
模拟信号
PWM
脉冲宽度调制
SPC
短脉宽调制编码
SENT
单边沿半字节输出
SPI
串行外设接口信号
二、转矩测量原理
如下图1所示，EPS的上下助力轴通过扭杆连接，驾驶员施加在方向盘上的转矩会转换为上下助力轴的相对转动。而上转子和下转子分别安装在上下助力轴上，因此上下助力轴之间的相对扭转角度会转换为上下转子之间的相对扭转。
图 1 角度差分结构
基于不同的测量原理，不同类型传感器可将扭杆上下角度差转换为响应的变量，即磁通量B、感应系数L/M、电容量C等，随后对该变量进行检测和计算转换，最终输出转矩信号。相关检测机制见下图2。
图 2 角度查分检测机制
三、转角测量原理
1.相对位置角度信号TOS传感器可直接输出方向盘转角信号，但其测量范围只有0°~360°（不同产品，测量范围甚至更小），无法识别方向盘转过的圈数，只是一个相对位置的角度信号，见下图3。
图 3 相对位置角度信号2.绝对位置角度信号在TOS传感器基础上增加对比信号，主信号与对比信号存在一定的相位差（可通过设置主副信号传递结构的传动比实现），对主副信号进行处理后即可获取测量范围大于360°的绝对位置角度信号，通常处理后的信号测量范围时主副信号周期的最小公倍数，见下图4。
图 4 绝对位置角度信号
根据对比信号的不同可将绝对位置转角传感器分为以下两种：
（1）单副齿轮式
在TOS主齿轮旁增加一个副齿轮，主副齿轮输出的角度信号经MCU处理后转换为绝对位置角度信号，见下图5。
图 5 单副齿轮式
（2）双副齿轮式
在TOS主齿轮旁边增加一组副齿轮，两个副齿轮输出的角度信号经MCU处理后获取一组绝对位置角度信号，见下图6。
图 6 双副齿轮式
