電子節氣門控制系統汽車電子論文

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1.電子節氣門控制系統工作原理

當駕駛員踩下加速踏板時，加速踏板位置傳感器將油門踏板位移量信號轉換為電壓信號傳給ETCS，ETCS通過對當前所處工況進行分析和邏輯處理后發出控制信號，控制節氣門驅動電機，使電機按照ETCS給定的角度驅動節氣門運轉并達到所需的開度；同時節氣門體上的節氣門位置傳感器將測得的當前節氣門位置信號反饋給ETCS，通過反饋控制實現對節氣門的最佳閉環控制。

2.電子節氣門控制系統

驅動模塊完整的電子節氣門控制系統包括驅動模塊、節氣門總成、加速踏板位置傳感器、驅動電機控制器等。而電子節氣門控制的關鍵是控制節氣門驅動電機的運動。驅動模塊用于提供適當的控制電壓驅動節氣門伺服電機，使電機輸出需求的轉矩，以驅動節氣門達到要求的開度位置。對于小型直流電機調壓調速系統，有兩種常用方案：

（1）采用一個12V直流電源及一個可變電阻控制驅動電機電壓；

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

2.1直流電源驅動方式

此驅動方式的設計很簡單,只需要與電機串連一個可變電阻即可。改變可變電阻的阻值可以調節電機繞組電流，以控制電機的輸出扭矩。這種方式通過控制滑動電阻的阻值，而改變流過電機的電流，從而達到控制電機扭矩的目的。一電動機轉矩系數電機轉矩與電流成正比，變化，驅動電機輸出轉矩相應變化，從而實現對電機的控制。該方案雖然原理簡單，但由于采用了可變電阻，對可變電阻的阻值控制成為問題，使問題更加復雜化。另外，從功率分配的角度考慮，在控制電機的過程中，變阻器會消耗很大一部分功率，僅有部分的能量用于驅動電機的工作：當電機電阻等于可變電阻時，只有一半的能量被電機利用，另一半能量被可變電阻消耗，大部分功率用于產生熱量，效率和散熱性問題嚴重。因此，這種控制方式只用于微小功率直流電動機的驅動。更重要的一點是節氣門根據不同的工況需要實現節氣門既能正轉又能快速反轉，即電機電流的方向需正反方向的變化，該方案顯然無法實現這一要求。

2.2PWM電源驅動方式

PWM脈寬調制是近年來廣泛應用于直流電動機轉速調節系統中的一種調整直流電源電壓的方法。脈寬調制，其含義是將連續變化的控制電壓u變換為脈沖幅值與頻率固定、脈沖寬度與u瞬時值相關的脈沖電壓。通過對脈沖寬度的控制，即：占空比的控制，實現對直流電機電樞電壓的控制，從而控制電機的轉速。可控開關S以一定的時間間隔重復地接通和斷開,當S接通時,供電電源Us通過開關S施加到電機兩端,向電機提供能量,電機繞組儲能;當開關S斷開時,中斷了供電電源Us向電機提供能量,在開關S接通期間電樞電感所儲存的能量通過續流二極管VD使電機電流繼續流通。控制電路由恒頻率發生器、脈沖寬度調制電路、脈沖分配電路、基極驅動電路組成。當控制信號電壓ui增加時,經與恒頻率波形發生器UD比較，產生一個寬度與ui成比例的調制脈沖電壓，經脈沖變換分配使基極驅動電路激勵主電路大功率晶體管的正向導通時間增加，則電機兩端的平均電壓增加，電機轉速上升至控制信號電壓ui所要求的數值。

3.結束語

由于直流伺服電機具有響應速度快,控制精度高的特點,采PWM（脈寬調制控制）控制直流伺服電機是目前主要方案，電子節氣門系統是汽車發動機完全電控的重要組成部分，對于提高汽車的動力性、可靠性、及燃油經濟性，實現汽車的完全電控具有重要意義。

作者：鄭錦湯單位：廣州華商職業學院