合肥雄強(qiáng)數(shù)控定做汽車電子油門踏板燒錄檢測試驗(yàn)臺

1-電子油門控制系統(tǒng)工作原理

隨著汽車電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于電傳線控駕駛（drive-by-wire）理念的電子油門踏板取代傳統(tǒng)拉線式油門踏板已成為必然趨勢。傳統(tǒng)的油門控制系統(tǒng)原理如圖 1 所示，油門踏板通過拉桿與節(jié)氣門形成剛性連接，直接操縱節(jié)氣門的開度，從而控制進(jìn)入發(fā)動機(jī)燃燒室的汽油量。傳統(tǒng)的油門控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，但機(jī)械結(jié)構(gòu)易磨損，且對供油的控制不夠，節(jié)氣門開度僅取決于油門踏板的位置，因而無法確保汽車發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)處于佳工作狀態(tài)。

在電子油門控制系統(tǒng)中，電子油門踏板通過踏板位置傳感器將油門需求信號轉(zhuǎn)化為電壓信號發(fā)送至 ECU，ECU 綜合當(dāng)前車速、車距、節(jié)氣門開度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等信息，計(jì)算出節(jié)氣門的佳開度。ECU 控制直流電機(jī)輸出扭矩，不斷調(diào)節(jié)電子節(jié)氣門開度，節(jié)氣門位置傳感器將節(jié)氣門位置信號反饋給 ECU 形成閉環(huán)控制，終使電子節(jié)氣門穩(wěn)定至佳開度。電子油門控制系統(tǒng)的原理如圖 2。

合肥雄強(qiáng)數(shù)控定做汽車電子油門踏板燒錄檢測試驗(yàn)臺

與傳統(tǒng)油門相比，電子油門控制系統(tǒng)的油門控制方式更加可靠且無機(jī)械磨損。根據(jù)汽車的各種行駛信息，調(diào)節(jié)進(jìn)入氣缸的燃油空氣混合氣，改善發(fā)動機(jī)的燃燒狀況，很大程度上提高了汽車的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。另外，電子油門控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)總線與其他 ECU 通信，協(xié)調(diào)牽引力控制和定速巡航等電控系統(tǒng)來提升駕駛的舒適性和安全性。
 2-電子油門踏板的工作原理
（1）電子油門踏板的機(jī)械結(jié)構(gòu)根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)和安裝方式，電子油門踏板可分為地板式和懸掛式兩種，地板式電子油門踏板的結(jié)構(gòu)如圖 3。

地板式電子油門踏板主要由踏板位置傳感器、踏板、復(fù)位機(jī)構(gòu)、底座等組成。其中復(fù)位機(jī)構(gòu)是由踏板軸、內(nèi)扭簧、外扭簧、彈簧中套組成，內(nèi)、外組合扭簧由彈簧中套隔開并聯(lián)穿過踏板軸，踏板軸跟隨踏板一起轉(zhuǎn)動。踏板底座加工有若干安裝孔，可將其固定于駕駛室地板上。工作原理：在加載過程中，內(nèi)、外扭簧同時(shí)被壓縮，踏板帶動滾輪鉚合體和踏板軸轉(zhuǎn)動，滾輪鉚合體的滾輪在二折板上滾動，當(dāng)滾輪鉚合體的限位支架部分與踏板完全接觸時(shí)，電子油門踏板處于滿載狀態(tài)。在卸載過程中，內(nèi)、外扭簧被釋放，直到踏板完全復(fù)位。在踏板運(yùn)動過程中，踏板位置傳感器實(shí)時(shí)檢測踏板軸的轉(zhuǎn)動角度，其輸出電壓信號通過接插件接入 ECU。

合肥雄強(qiáng)數(shù)控定做汽車電子油門踏板燒錄檢測試驗(yàn)臺

懸掛式電子油門踏板的結(jié)構(gòu)如圖 4。懸掛式電子油門踏板的復(fù)位彈簧采用兩個(gè)圓柱螺旋彈簧，當(dāng)踏板受力時(shí)，搖臂帶動踏板軸轉(zhuǎn)動，內(nèi)、外復(fù)位彈簧被壓縮，踏板位置傳感器實(shí)時(shí)檢測踏板軸的轉(zhuǎn)動角度。懸掛式電子油門踏板和地板式電子油門踏板的工作原理相同，二者的區(qū)別主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上。地板式踏板的設(shè)計(jì)更符合人體工程學(xué)，長途駕駛時(shí)能有效降低疲勞程度，但由于體積較大且成本較高，地板式踏板主要應(yīng)用于卡車、客車以及部分轎車，其他車型多使用懸掛式電子油門踏板。
（2）電子油門踏板的電氣原理按照踏板位置傳感器的類型，電子油門踏板可分為接觸式和非接觸式兩類。接觸式電子油門踏板采用電位計(jì)作為踏板位置傳感器，由于存在易磨損、壽命短等缺點(diǎn)幾乎被淘汰。目前應(yīng)用廣泛的是基于霍爾效應(yīng)的非接觸式可編程電子油門踏板，該類油門踏板的踏板位置傳感器具有可編程特性，方便踏板位置傳感器的輸出特性的設(shè)置和調(diào)節(jié)，并且具有壽命長、精度高等優(yōu)點(diǎn)。本文選取基于霍爾效應(yīng)的非接觸式可編程電子油門踏板作為測試對象。

根據(jù)踏板位置傳感器中霍爾芯片的個(gè)數(shù)，電子油門踏板又可分為雙路式和單路式兩類。雙路式油門踏板的位置傳感器采用冗余設(shè)計(jì)思想，兩個(gè)霍爾元件同時(shí)檢測磁場轉(zhuǎn)角變化，霍爾電壓經(jīng)信號處理電路放大、濾波、平移以及限幅等處理后形成兩路踏板位置電壓信號 PPS1 和 PPS2，如圖 5。當(dāng)踏板運(yùn)動時(shí)，固定于踏板軸端的磁鐵隨之轉(zhuǎn)動形成旋轉(zhuǎn)磁場，霍爾元件周圍的磁場方向發(fā)生變化。由霍爾效應(yīng)可知，當(dāng)電流與外加磁場方向垂直時(shí)，霍爾元件在垂直于電流和磁場的側(cè)面產(chǎn)生霍爾電壓。

式中：UH 為霍爾電壓；KH 為霍爾靈敏度；B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度；I 為工作電流；d為半導(dǎo)體基片的厚度；φ 為電流方向與磁力線夾角，與踏板機(jī)械轉(zhuǎn)角成正比。由上式可知，當(dāng)磁場均勻且電流穩(wěn)定時(shí)，霍爾電壓僅與踏板轉(zhuǎn)角有關(guān)，選取合適轉(zhuǎn)角范圍即可得到理想的線性關(guān)系。ECU 通過比較兩路踏板位置電壓信號的相關(guān)性可判斷踏板位置傳感器工作是否正常，雙路式電子油門踏板多用于舒適性要求較高的乘用車。單路式油門踏板的位置傳感器采用單個(gè)霍爾元件檢測磁場，圖 6 為單路式電子油門踏板電路原理圖。電壓檢測電路通過檢測踏板位置信號 PPS1，控制怠速電子開關(guān) K1 和非怠速電子開關(guān) K2 的狀態(tài)。ECU 根據(jù)怠速開關(guān)信號 S1 和非怠速開關(guān)信號 S2 的狀態(tài)對發(fā)動機(jī)的工況進(jìn)行管理