汽车电子节气门控制系统的设计

Abstract: The electronic throttle control system mainly includes two parts, the hardware and the software. The hardware is composed of the signal collection circuit, voltage display circuit and motor drive circuit.While the Software, which is written by C Programming Language, includes the driver and signal processing program. A newly designed electronic throttle controller is tested, and the test results show that the design of the electronic throttle control system of the opening control is accurate, the throttle opening and the accelerator pedal position is relatively good to follow. Key words: electronic throttle; control system; the opening control; following
第15卷 第2期 2 0 1 6年6月
广东交通职业技术学院学报
JOURNAL OF GUANG DONG COMMUNICATION POLYTECHNIC
文章编号：1671-8496-(2016)-02-0056-05
汽车电子节气门控制系统的设计
Vol.15 No.2
June 2016
刘海锋
（增城区职业技术学校，广东广州 511300）
器将测得的当前节气门位置信反馈给 ECU，通过 电机驱动电路的设计选用以芯片 L298N 为核心的
反馈控制实现对节气门的最佳闭环控制。
电机驱动模块，AD 模数转换模块采用性能非常稳
油门信号 反馈信号
模数转换 ADC0832
LCD1602 显示屏 主控芯片 STC89C52RC
角度检测
直流电机
电机驱动模块 L298N
图 2 电子节气门控制系统信号流程
图 3 电子节气门控制器电路
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广东交通职业技术学院学报
第 15 卷
定的 ADC0832 芯片，显示模块采用了 LCD1602。 BG Vcc 接到单片机上，再用程序开启背光。而
电子节气门控制系统信号流程图以及电子节气门 在本设计中，为了电路的简化，直接把背光接到
汽车电子节气门是发动机电子系统中的核心 部件，电子节气门作为发动机实现电控的基 础，目前已经得到越来越广泛的应用[1]。增城区 职业技术学校作为增城地区唯一一间开设汽修 专业的公办职业技术学校，承担着为增城区汽 车产业的发展提供大量的专业技术人员的任 务。汽车专业是学校的重点专业，教学设备齐 全，然而在汽车电子节气门的教学上，缺乏独 立的电子节气门教学系统。作为学校电子专业 的教师，笔者主动申请为汽车实验室设计一个 电子节气门教学系统，既能满足学校汽修专业 的教学需求，又能通过实际项目锻炼电子专业 学生的设计动手能力。
摘 要：电子节气门控制系统主要包括硬件和软件两部分，硬件部分主要包括信号采集电路、电压显示电路
和电机驱动电路。软件采用 C 语言编写，主要包括驱动程序和信号处理程序。设计者通过对设计好的电子节
气门控制器进行了测试，测试结果表明，所设计的电子节气门控制系统的开度控制比较准确，节气门开度相
对与油门踏板位置具有良好的跟随性。
关键词：电子节气门；控制系统；开度控制；跟随性
中图分类号： U464.134.3
文献标识码：A
Design of the Automobile Electronic Throttle Control System
LIU Hai-feng
（Zengcheng Vocational Technical School, Guangzhou 511300, China）
感器将加速踏板位移量信号转换为电压信号传给
ECU，ECU 通过对当前所处工况进行分析和逻辑 2 电子节气门控制系统的设计
处理后发出控制信号，控制节气门驱动电机，使
电机按照 ECU 给定的角度驱动节气门运转并达到
文章设计的电子节气门系统(ETCS)控制单元
所需的开度，同时节气门体上的节气门位置传感 采用了 STC89C52RC 单片机作为主控芯片，直流
当驾驶员踩下加速踏板时，加速踏板位置传
收稿日期：2015-12-23 作者简介：刘海锋(1980-)，男，讲师，硕士 研究方向：电子与通信
第2期
刘海锋：汽车电子节气门控制系统的设计
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加
速
电子节气门控制单元
踏
板
位
置
传
感
器
其它相关传感器信号
节气门
节气门位置传感器 直流电机
图 1 电子节气门系统的结构
(2) 电子节气门体总成：节气门体主要由驱 动电机、节气门阀片、节气门位置传感器、减速 齿轮机构等组成。
(3) 电子节气门控制单元(ECU)：ECU 是整个 电子节气门控制系统的核心。驾驶员的意图经由 ECU 分析做出判断，给驱动电机发出指令，由电 机Байду номын сангаас动节气门阀片转动，调节其开度变化。 1.2 电子节气门系统的工作原理
控制系统电路图分别如图 2、图 3 所示。
5 V 的电压上，换句话说，这种设计使得
2.1 信号采集电路设计
LCD1602 的背光是长亮的。
电子节气门中传感器电压信号的采集是整个 2.3 电机驱动电路设计
控制系统首要的任务，采集到的信号的可靠性决
1 电子节气门系统的结构与工作原理
1.1 电子节气门系统的结构[2] 电子节气门系统 （图 1） 采用一种柔性控制
方式，主要组成有以下几部分： (1) 加速踏板位置传感器：加速踏板是反映
驾驶员意图的装置，它的核心是两个电位计式位 置传感器，其内部主要是一个反应位移量变化的 可变电阻，电压值变化范围为 0~5 V。