合肥雄強(qiáng)數(shù)控定做汽車(chē)電子油門(mén)踏板燒錄檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)

1-電子油門(mén)控制系統(tǒng)工作原理

隨著汽車(chē)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(mén)踏板取代傳統(tǒng)拉線式油門(mén)踏板已成為必然趨勢(shì)。傳統(tǒng)的油門(mén)控制系統(tǒng)原理如圖 1 所示，油門(mén)踏板通過(guò)拉桿與節(jié)氣門(mén)形成剛性連接，直接操縱節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度，從而控制進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的汽油量。傳統(tǒng)的油門(mén)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但機(jī)械結(jié)構(gòu)易磨損，且對(duì)供油的控制不夠，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度僅取決于油門(mén)踏板的位置，因而無(wú)法確保汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)處于佳工作狀態(tài)。

在電子油門(mén)控制系統(tǒng)中，電子油門(mén)踏板通過(guò)踏板位置傳感器將油門(mén)需求信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)發(fā)送至 ECU，ECU 綜合當(dāng)前車(chē)速、車(chē)距、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等信息，計(jì)算出節(jié)氣門(mén)的佳開(kāi)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(mén)開(kāi)度，節(jié)氣門(mén)位置傳感器將節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)反饋給 ECU 形成閉環(huán)控制，終使電子節(jié)氣門(mén)穩(wěn)定至佳開(kāi)度。電子油門(mén)控制系統(tǒng)的原理如圖 2。

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與傳統(tǒng)油門(mén)相比，電子油門(mén)控制系統(tǒng)的油門(mén)控制方式更加可靠且無(wú)機(jī)械磨損。根據(jù)汽車(chē)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(dòng)機(jī)的燃燒狀況，很大程度上提高了汽車(chē)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。另外，電子油門(mén)控制系統(tǒng)通過(guò)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(lái)提升駕駛的舒適性和安全性。
 2-電子油門(mén)踏板的工作原理
（1）電子油門(mén)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(mén)踏板可分為地板式和懸掛式兩種，地板式電子油門(mén)踏板的結(jié)構(gòu)如圖 3。

地板式電子油門(mén)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(kāi)并聯(lián)穿過(guò)踏板軸，踏板軸跟隨踏板一起轉(zhuǎn)動(dòng)。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(guò)程中，內(nèi)、外扭簧同時(shí)被壓縮，踏板帶動(dòng)滾輪鉚合體和踏板軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滾輪鉚合體的滾輪在二折板上滾動(dòng)，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(mén)踏板處于滿載狀態(tài)。在卸載過(guò)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(dòng)過(guò)程中，踏板位置傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)踏板軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，其輸出電壓信號(hào)通過(guò)接插件接入 ECU。

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懸掛式電子油門(mén)踏板的結(jié)構(gòu)如圖 4。懸掛式電子油門(mén)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(dòng)踏板軸轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)、外復(fù)位彈簧被壓縮，踏板位置傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)踏板軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。懸掛式電子油門(mén)踏板和地板式電子油門(mén)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(zhǎng)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(chē)、客車(chē)以及部分轎車(chē)，其他車(chē)型多使用懸掛式電子油門(mén)踏板。
（2）電子油門(mén)踏板的電氣原理按照踏板位置傳感器的類型，電子油門(mén)踏板可分為接觸式和非接觸式兩類。接觸式電子油門(mén)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(mén)踏板，該類油門(mén)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(zhǎng)、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(mén)踏板作為測(cè)試對(duì)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(mén)踏板又可分為雙路式和單路式兩類。雙路式油門(mén)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(cè)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)角變化，霍爾電壓經(jīng)信號(hào)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(hào) PPS1 和 PPS2，如圖 5。當(dāng)踏板運(yùn)動(dòng)時(shí)，固定于踏板軸端的磁鐵隨之轉(zhuǎn)動(dòng)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，霍爾元件周?chē)拇艌?chǎng)方向發(fā)生變化。由霍爾效應(yīng)可知，當(dāng)電流與外加磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，霍爾元件在垂直于電流和磁場(chǎng)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(chǎng)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(guò)比較兩路踏板位置電壓信號(hào)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(mén)踏板多用于舒適性要求較高的乘用車(chē)。單路式油門(mén)踏板的位置傳感器采用單個(gè)霍爾元件檢測(cè)磁場(chǎng)，圖 6 為單路式電子油門(mén)踏板電路原理圖。電壓檢測(cè)電路通過(guò)檢測(cè)踏板位置信號(hào) PPS1，控制怠速電子開(kāi)關(guān) K1 和非怠速電子開(kāi)關(guān) K2 的狀態(tài)。ECU 根據(jù)怠速開(kāi)關(guān)信號(hào) S1 和非怠速開(kāi)關(guān)信號(hào) S2 的狀態(tài)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況進(jìn)行管理