电子节气门控制系统汽车电子论文

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1.电子节气门控制系统工作原理

当驾驶员踩下加速踏板时，加速踏板位置传感器将油门踏板位移量信号转换为电压信号传给ETCS，ETCS通过对当前所处工况进行分析和逻辑处理后发出控制信号，控制节气门驱动电机，使电机按照ETCS给定的角度驱动节气门运转并达到所需的开度；同时节气门体上的节气门位置传感器将测得的当前节气门位置信号反馈给ETCS，通过反馈控制实现对节气门的最佳闭环控制。

2.电子节气门控制系统

驱动模块完整的电子节气门控制系统包括驱动模块、节气门总成、加速踏板位置传感器、驱动电机控制器等。而电子节气门控制的关键是控制节气门驱动电机的运动。驱动模块用于提供适当的控制电压驱动节气门伺服电机，使电机输出需求的转矩，以驱动节气门达到要求的开度位置。对于小型直流电机调压调速系统，有两种常用方案：

（1）采用一个12V直流电源及一个可变电阻控制驱动电机电压；

（2）采用WM(Pulse-Width-Modulation)脉宽调制直流可调电源和H桥式晶闸管电路控制电机电压。

2.1直流电源驱动方式

此驱动方式的设计很简单,只需要与电机串连一个可变电阻即可。改变可变电阻的阻值可以调节电机绕组电流，以控制电机的输出扭矩。这种方式通过控制滑动电阻的阻值，而改变流过电机的电流，从而达到控制电机扭矩的目的。一电动机转矩系数电机转矩与电流成正比，变化，驱动电机输出转矩相应变化，从而实现对电机的控制。该方案虽然原理简单，但由于采用了可变电阻，对可变电阻的阻值控制成为问题，使问题更加复杂化。另外，从功率分配的角度考虑，在控制电机的过程中，变阻器会消耗很大一部分功率，仅有部分的能量用于驱动电机的工作：当电机电阻等于可变电阻时，只有一半的能量被电机利用，另一半能量被可变电阻消耗，大部分功率用于产生热量，效率和散热性问题严重。因此，这种控制方式只用于微小功率直流电动机的驱动。更重要的一点是节气门根据不同的工况需要实现节气门既能正转又能快速反转，即电机电流的方向需正反方向的变化，该方案显然无法实现这一要求。

2.2PWM电源驱动方式

PWM脉宽调制是近年来广泛应用于直流电动机转速调节系统中的一种调整直流电源电压的方法。脉宽调制，其含义是将连续变化的控制电压u变换为脉冲幅值与频率固定、脉冲宽度与u瞬时值相关的脉冲电压。通过对脉冲宽度的控制，即：占空比的控制，实现对直流电机电枢电压的控制，从而控制电机的转速。可控开关S以一定的时间间隔重复地接通和断开,当S接通时,供电电源Us通过开关S施加到电机两端,向电机提供能量,电机绕组储能;当开关S断开时,中断了供电电源Us向电机提供能量,在开关S接通期间电枢电感所储存的能量通过续流二极管VD使电机电流继续流通。控制电路由恒频率发生器、脉冲宽度调制电路、脉冲分配电路、基极驱动电路组成。当控制信号电压ui增加时,经与恒频率波形发生器UD比较，产生一个宽度与ui成比例的调制脉冲电压，经脉冲变换分配使基极驱动电路激励主电路大功率晶体管的正向导通时间增加，则电机两端的平均电压增加，电机转速上升至控制信号电压ui所要求的数值。

3.结束语

由于直流伺服电机具有响应速度快,控制精度高的特点,采PWM（脉宽调制控制）控制直流伺服电机是目前主要方案，电子节气门系统是汽车发动机完全电控的重要组成部分，对于提高汽车的动力性、可靠性、及燃油经济性，实现汽车的完全电控具有重要意义。

作者：郑锦汤单位：广州华商职业学院