電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)汽車電子論文

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1.電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)工作原理

當(dāng)駕駛員踩下加速踏板時(shí)，加速踏板位置傳感器將油門踏板位移量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)傳給ETCS，ETCS通過對(duì)當(dāng)前所處工況進(jìn)行分析和邏輯處理后發(fā)出控制信號(hào)，控制節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使電機(jī)按照ETCS給定的角度驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門運(yùn)轉(zhuǎn)并達(dá)到所需的開度；同時(shí)節(jié)氣門體上的節(jié)氣門位置傳感器將測(cè)得的當(dāng)前節(jié)氣門位置信號(hào)反饋給ETCS，通過反饋控制實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)氣門的最佳閉環(huán)控制。

2.電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)模塊完整的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)模塊、節(jié)氣門總成、加速踏板位置傳感器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器等。而電子節(jié)氣門控制的關(guān)鍵是控制節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)模塊用于提供適當(dāng)?shù)目刂齐妷候?qū)動(dòng)節(jié)氣門伺服電機(jī)，使電機(jī)輸出需求的轉(zhuǎn)矩，以驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門達(dá)到要求的開度位置。對(duì)于小型直流電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，有兩種常用方案：

（1）采用一個(gè)12V直流電源及一個(gè)可變電阻控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)電壓；

（2）采用WM(Pulse-Width-Modulation)脈寬調(diào)制直流可調(diào)電源和H橋式晶閘管電路控制電機(jī)電壓。

2.1直流電源驅(qū)動(dòng)方式

此驅(qū)動(dòng)方式的設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單,只需要與電機(jī)串連一個(gè)可變電阻即可。改變可變電阻的阻值可以調(diào)節(jié)電機(jī)繞組電流，以控制電機(jī)的輸出扭矩。這種方式通過控制滑動(dòng)電阻的阻值，而改變流過電機(jī)的電流，從而達(dá)到控制電機(jī)扭矩的目的。一電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)電機(jī)轉(zhuǎn)矩與電流成正比，變化，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩相應(yīng)變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。該方案雖然原理簡(jiǎn)單，但由于采用了可變電阻，對(duì)可變電阻的阻值控制成為問題，使問題更加復(fù)雜化。另外，從功率分配的角度考慮，在控制電機(jī)的過程中，變阻器會(huì)消耗很大一部分功率，僅有部分的能量用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作：當(dāng)電機(jī)電阻等于可變電阻時(shí)，只有一半的能量被電機(jī)利用，另一半能量被可變電阻消耗，大部分功率用于產(chǎn)生熱量，效率和散熱性問題嚴(yán)重。因此，這種控制方式只用于微小功率直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。更重要的一點(diǎn)是節(jié)氣門根據(jù)不同的工況需要實(shí)現(xiàn)節(jié)氣門既能正轉(zhuǎn)又能快速反轉(zhuǎn)，即電機(jī)電流的方向需正反方向的變化，該方案顯然無法實(shí)現(xiàn)這一要求。

2.2PWM電源驅(qū)動(dòng)方式

PWM脈寬調(diào)制是近年來廣泛應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一種調(diào)整直流電源電壓的方法。脈寬調(diào)制，其含義是將連續(xù)變化的控制電壓u變換為脈沖幅值與頻率固定、脈沖寬度與u瞬時(shí)值相關(guān)的脈沖電壓。通過對(duì)脈沖寬度的控制，即：占空比的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)電樞電壓的控制，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。可控開關(guān)S以一定的時(shí)間間隔重復(fù)地接通和斷開,當(dāng)S接通時(shí),供電電源Us通過開關(guān)S施加到電機(jī)兩端,向電機(jī)提供能量,電機(jī)繞組儲(chǔ)能;當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),中斷了供電電源Us向電機(jī)提供能量,在開關(guān)S接通期間電樞電感所儲(chǔ)存的能量通過續(xù)流二極管VD使電機(jī)電流繼續(xù)流通。控制電路由恒頻率發(fā)生器、脈沖寬度調(diào)制電路、脈沖分配電路、基極驅(qū)動(dòng)電路組成。當(dāng)控制信號(hào)電壓ui增加時(shí),經(jīng)與恒頻率波形發(fā)生器UD比較，產(chǎn)生一個(gè)寬度與ui成比例的調(diào)制脈沖電壓，經(jīng)脈沖變換分配使基極驅(qū)動(dòng)電路激勵(lì)主電路大功率晶體管的正向?qū)〞r(shí)間增加，則電機(jī)兩端的平均電壓增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速上升至控制信號(hào)電壓ui所要求的數(shù)值。

3.結(jié)束語

由于直流伺服電機(jī)具有響應(yīng)速度快,控制精度高的特點(diǎn),采PWM（脈寬調(diào)制控制）控制直流伺服電機(jī)是目前主要方案，電子節(jié)氣門系統(tǒng)是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)完全電控的重要組成部分，對(duì)于提高汽車的動(dòng)力性、可靠性、及燃油經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)汽車的完全電控具有重要意義。

作者：鄭錦湯單位：廣州華商職業(yè)學(xué)院