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(zhuǎn)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(fā)出控制信號，控制節(jié)氣門驅(qū)動電機，使電機按照ETCS給定的角度驅(qū)動節(jié)氣門運轉(zhuǎn)并達到所需的開度；同時節(jié)氣門體上的節(jié)氣門位置傳感器將測得的當前節(jié)氣門位置信號反饋給ETCS，通過反饋控制實現(xiàn)對節(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)動模塊完整的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)包括驅(qū)動模塊、節(jié)氣門總成、加速踏板位置傳感器、驅(qū)動電機控制器等。而電子節(jié)氣門控制的關(guān)鍵是控制節(jié)氣門驅(qū)動電機的運動。驅(qū)動模塊用于提供適當?shù)目刂齐妷候?qū)動節(jié)氣門伺服電機，使電機輸出需求的轉(zhuǎn)矩，以驅(qū)動節(jié)氣門達到要求的開度位置。對于小型直流電機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，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(qū)動電機電壓；

（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電壓。

2.1直流電源驅(qū)動方式

此驅(qū)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(diào)節(jié)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(zhuǎn)矩系數(shù)電機轉(zhuǎn)矩與電流成正比，變化，驅(qū)動電機輸出轉(zhuǎn)矩相應變化，從而實現(xiàn)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(qū)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(chǎn)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(qū)動。更重要的一點是節(jié)氣門根據(jù)不同的工況需要實現(xiàn)節(jié)氣門既能正轉(zhuǎn)又能快速反轉(zhuǎn)，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(xiàn)這一要求。

2.2PWM電源驅(qū)動方式

PWM脈寬調(diào)制是近年來廣泛應用于直流電動機轉(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瞬時值相關(guān)的脈沖電壓。通過對脈沖寬度的控制，即：占空比的控制，實現(xiàn)對直流電機電樞電壓的控制，從而控制電機的轉(zhuǎn)速。可控開關(guān)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(guān)S施加到電機兩端,向電機提供能量,電機繞組儲能;當開關(guān)S斷開時,中斷了供電電源Us向電機提供能量,在開關(guān)S接通期間電樞電感所儲存的能量通過續(xù)流二極管VD使電機電流繼續(xù)流通?？刂齐娐酚珊泐l率發(fā)生器、脈沖寬度調(diào)制電路、脈沖分配電路、基極驅(qū)動電路組成。當控制信號電壓ui增加時,經(jīng)與恒頻率波形發(fā)生器UD比較，產(chǎn)生一個寬度與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)動電路激勵主電路大功率晶體管的正向?qū)〞r間增加，則電機兩端的平均電壓增加，電機轉(zhuǎn)速上升至控制信號電壓ui所要求的數(shù)值。

3.結(jié)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(diào)制控制）控制直流伺服電機是目前主要方案，電子節(jié)氣門系統(tǒng)是汽車發(fā)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(jīng)濟性，實現(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)學院