合肥雄強數(shù)控定做汽車電子油門踏板燒錄檢測試驗臺

1-電子油門控制系統(tǒng)工作原理

隨著汽車電子技術的迅猛發(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，從而控制進入發(fā)動機燃燒室的汽油量。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 綜合當前車速、車距、節(jié)氣門開度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等信息，計算出節(jié)氣門的佳開度。ECU 控制直流電機輸出扭矩，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。

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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械磨損。根據(jù)汽車的各種行駛信息，調(diào)節(jié)進入氣缸的燃油空氣混合氣，改善發(fā)動機的燃燒狀況，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）電子油門踏板的機械結(jié)構(gòu)根據(jù)機械結(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、復位機構(gòu)、底座等組成。其中復位機構(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，當滾輪鉚合體的限位支架部分與踏板完全接觸時，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，直到踏板完全復位。在踏板運動過程中，踏板位置傳感器實時檢測踏板軸的轉(zhuǎn)動角度，其輸出電壓信號通過接插件接入 ECU。

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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位彈簧采用兩個圓柱螺旋彈簧，當踏板受力時，搖臂帶動踏板軸轉(zhuǎn)動，內(nèi)、外復位彈簧被壓縮，踏板位置傳感器實時檢測踏板軸的轉(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。地板式踏板的設計更符合人體工程學，長途駕駛時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作為踏板位置傳感器，由于存在易磨損、壽命短等缺點幾乎被淘汰。目前應用廣泛的是基于霍爾效應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置和調(diào)節(jié)，并且具有壽命長、精度高等優(yōu)點。本文選取基于霍爾效應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計思想，兩個霍爾元件同時檢測磁場轉(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。當踏板運動時，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。由霍爾效應可知，當電流與外加磁場方向垂直時，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 為磁感應強度；I 為工作電流；d為半導體基片的厚度；φ 為電流方向與磁力線夾角，與踏板機械轉(zhuǎn)角成正比。由上式可知，當磁場均勻且電流穩(wěn)定時，霍爾電壓僅與踏板轉(zhuǎn)角有關，選取合適轉(zhuǎn)角范圍即可得到理想的線性關系。ECU 通過比較兩路踏板位置電壓信號的相關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 K1 和非怠速電子開關 K2 的狀態(tài)。ECU 根據(jù)怠速開關信號 S1 和非怠速開關信號 S2 的狀態(tài)對發(fā)動機的工況進行管理