线控节气门控制器模块及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种线控节气门控制器模块及其控制方法，线控节气门控制器模块设于电子油门踏板及线控节气门体之间，具有主处理器，用于运行各种控制算法，通过模拟量输入接口分别与酒敏传感器及踏板位置传感器相连；通过ＰＷＭ接口及电机驱动器控制步进电机的动作。本发明专利技术硬件结构运行线控节气门控制算法，通过采集来自踏板位置传感器及酒敏传感器的信号，根据线控节气门控制算法驱动步进电机动作，以完成对节气门开启角度的控制。本发明专利技术融合了“可调驾驶性能”功能，尤其是“酒后驾驶监控与报警”功能，有效地降低了酒后驾车的危险，能够满足不同类型驾驶员的驾驶需求；通过其上集成的ＣＡＮ总线接口可与其它车载电脑通信。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车领域，具体说是一种用于控制汽车发动机进气量的线控节气门控制器模块及其控制方法。
技术介绍
线控技术最初源于航空工业，引入到汽车工业后被认为可以有效地提高车辆安全性、性能和燃料效率，同时又可以减少设计和制造费用。在传统的机械节气门控制系统中，加速踏板和节气门之间存在一个机械连接(通过一个拉锁或是连杆实现)，驾驶员通过踩踏加速踏板直接完成对发动机进气歧管进气量的控制。随着计算机技术，电子技术的快速发展，这种传统的机械油门控制机制的缺点也日益显露出来：1.这种控制完全是由人脑完成的，因此对驾驶员的操作技能要求较高。对于那些驾驶技能不高的人来说，汽车的油耗与排放都会增加很多；2.拉杆式的控制机构存在机械磨耗的问题，使用时间愈久，控制就会愈不精准，反应也就愈慢，最后也导致汽车驾驶性能下降，油耗与排放增加。在能源危机，国际油价持续走高，人们的环保意识日益加强的今天，上述缺点日益突出。在这种情况下，产生了线控节气门(俗称，电子油门，Electronic Throttle Control，ETC)控制方式。ETC系统取消了上述系统中的机械连接，通过增加相应的传感器、电机以及电控单元，实时精确地控制节气门开度。最初的ETC设计是为了发动机扭矩控制和空燃比控制，有助于提高汽车行驶的动力性、平稳性、经济性以及降低排放污染。现代ETC系统通常与其他控制系统如发动机管理系统、主动安全控制系统等结合，共同完成对节气门开启角度的控制，以更好地改善驾驶的安全性和舒适性。节气门控制改成电子控制后，当驾驶员踩下油门踏板时，其实他只是在传送一个讯号(即，一个油门踩踏深浅与快慢的讯号)，这个讯号会被引擎监理系统接收和解读，然后再发出控制指令要节气门阀片依指令快速或缓和开启它应当张开的角度。由于线控节气门系统是通过车载电脑——ECU(电子控制单元)来调整节气门的，因此线控节气门系统可以设置各-->种功能来改善驾驶的安全性和舒适性。例如，世界卫生组织的事故调查显示，大约50％～60％的交通事故与酒后驾驶有关，酒后驾驶已经被列为车祸致死的主要原因。目前，融入“酒后驾驶监控与报警”扩展算法的线控节气门系统还未见报道。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种使用电子装置(传感器、电机、ECU等)取代传统机械节气门控制系统中踏板和节气门之间的机械连接，实现对节气门的电子控制，同时在线控节气门控制器模块内融入各种线控节气门扩展算法，以充分发挥电子控制方式的优势的线控节气门控制器模块及其控制方法。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术线控节气门控制器模块，设于电子油门踏板及线控节气门体之间，具有主处理器，用于运行各种控制算法，通过模拟量输入接口分别与酒敏传感器及踏板位置传感器相连；通过PWM接口及电机驱动器控制步进电机的动作。本专利技术线控节气门控制器模块还具有FLASH，用于存放操作系统的系统程序以及控制算法程序；SDRAM，用于运行控制算法程序，存储现场数据；E2PROM，用于存放通讯波特率、ID地址、组态信息；上述各部件通过系统总线与主处理器相连；所述主处理器通过CAN总线接口与车载电脑相连。本专利技术线控节气门控制器模块的控制方法包括以下步骤：系统初始化，并将当前步进电机给定步数值和前次循环中步进电机给定步数值置0；采集踏板位置传感器的数据值及酒敏传感器的数据值；根据酒敏传感器的数据值判断酒精浓度是否超过临界值；如上述判断结果超过临界值，则进入限位模式，并计算该模式下步进电机给定步数值，同时发出报警提示；将步进电机给定步数值赋值给当前控制循环中步进电机给定步数值；计算抖动参数值，判断其是否超出抖动临界值；若超出抖动临界值，则计算步进电机所需调整的步数值，并将当前控制循环中步进电机给定步数值赋给前次控制循环中步进电机给定步数值；判断步进电机所需调整的步数值的符号，若为正，则步进电机正转adjustnum步；返回数据采集阶段，进行新一轮的采集和控制。上述步骤中，如果判断步进电机所需调整的步数值的符号为负，则步进电机反转|adjustnum|步；如果判断抖动参数值(Diff)是否超出抖动临界-->值的结果为没有超出抖动临界值，则步进电机所不需调整步数值，返回数据采集阶段，进行新一轮的采集和控制；如果根据酒敏传感器数据值判断酒精浓度是否超过临界值的判断结果超过临界值，则进入选择模式，不论选择哪一种模式，经该模式算法计算后均进入将步进电机给定步数值赋值给当前控制循环中步进电机给定步数值阶段；所述选择模式包括普通模式、动力模式和雪地模式，其中普通模式下步进电机给定步数值的具体算法为：Cpondstep=d(c-f)ppsposvalue-fd(c-f);]]>所述动力模式下步进电机给定步数值(Cpondstep)的计算方法为：Cpondstep=dppsposvalue-fc-f;]]>所述雪地模式下步进电机给定步数值(Cpondstep)的计算方法为：Cpondstep=d(c-f)2(ppsposvalue-f)2;]]>所述限位模式下步进电机给定步数值(Cpondstep)的计算方法为：Cpondstep=e(c-f)2(ppsposvalue-f)2.]]>上述各式中ppsposvalue为踏板位置传感器的数据值，c、d、f为实验标定数据，且满足c＞f＞0，d＞0。本专利技术具有以下优点及有益效果：1.具有可调驾驶性能。本专利技术设计了线控节气门控制器模块的硬件结构，具有模拟量输入/输出接口、PWM接口以及CAN总线接口，运行线控节气门控制算法，它通过采集来自踏板位置传感器及酒敏传感器的信号，根据线控节气门控制算法驱动步进电机动作，以完成对节气门开启角度的调节、控制；2.具有酒后驾驶监控与报警功能。本专利技术采用酒敏传感器对驾驶室内的酒精浓度进行检测，设计了在酒精浓度超标的情况下的限位模式的算法及其他选择模式的各种算法，有效地降低了酒后驾车的危险，能够满足不同类型驾驶员的驾驶需求；3.应用广泛。线控节气门系统正在迅速成为汽车上用于控制发动机进气量的标准设备，现已被几乎所有的高端车型和越来越多的经济车型所采用，因本专利技术具有可调驾驶性能及酒后驾驶监控与报警功能，能够适应更多用户的需要；4.具有良好的功能可扩展性。本专利技术采用CAN总线协议，为将来本-->专利技术模块与车辆上的其它系统(如混合动力汽车能源管理系统、主动安全系统等)进行功能集成打下了良好的基础；5.由于本专利技术具有以上各项特点，使得系统从设备安装到正常运行及其检修维护，都体现出优越性，例如使用可以快速反应的电子元件来替代原有的机械元件，缩减了系统中运动部件的数量及其之间的磨损，大大简化了系统的调整与维护工作；准确的操作数据提高了车辆的操作性能，随之带来了更好的响应性和经济性。附图说明图1为本专利技术结构及工作原理示意图；图2为本专利技术模块的硬件结构框图；图3为本专利技术控制方法程序流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术是用来完成对汽车发动机节气门进行电子控制的线控节气门控制器模块。如图1所示，是整个线控节气门控制系统的体系结构示意图，该系统由电子油门踏板、线控节气门控制器模块和线控节气门三大部分组成，其中本专利技术线控节气门控制器模块设于电子油本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线控节气门控制器模块，设于电子油门踏板及线控节气门体之间，其特征在于：具有主处理器，用于运行各种控制算法，通过模拟量输入接口接有酒敏传感器（ＡＳ）及踏板位置传感器（ＰＰＳ）；通过ＰＷＭ接口及电机驱动器控制步进电机的动作。

【技术特征摘要】
1.一种线控节气门控制器模块，设于电子油门踏板及线控节气门体之间，其特征在于：具有主处理器，用于运行各种控制算法，通过模拟量输入接口接有酒敏传感器(AS)及踏板位置传感器(PPS)；通过PWM接口及电机驱动器控制步进电机的动作。2.按照权利要求1所述的线控节气门控制器模块，其特征在于：还具有FLASH，用于存放操作系统的系统程序以及控制算法程序；SDRAM，用于运行控制算法程序，存储现场数据；E2PROM，用于存放通讯波特率、ID地址、组态信息；上述各部件通过系统总线与主处理器相连。3.按照权利要求1所述的线控节气门控制器模块，其特征在于：所述主处理器通过CAN总线接口与车载电脑相连。4.按照权利要求1所述线控节气门控制器模块的控制方法，其特征在于包括以下步骤：系统初始化，并将当前步进电机给定步数值(NCpondstep1)和前次循环中步进电机给定步数值(NCpondstep2)置0；采集踏板位置传感器的数据值(ppsposvalue)及酒敏传感器的数据值(Asvalue)；根据酒敏传感器的数据值(Asvalue)判断酒精浓度是否超过临界值；如上述判断结果超过临界值，则进入限位模式，并计算该模式下步进电机给定步数值(Cpondstep)，同时发出报警提示；将步进电机给定步数值(Cpondstep)赋值给当前控制循环中步进电机给定步数值(NCpondstep1)；计算抖动参数值(Diff)，判断其是否超出抖动临界值；若超出抖动临界值，则计算步进电机所需调整的步数值(adjustnum)，并将当前控制循环中步进电机给定步数值(NCpondstep1)赋给前次控制循环中步进电机给定步数值(NCpondstep2)；判断步进电机所需调整的步数值(adjustnum)的符号，若为正，则步进电机正转adjustnum步；返回数据采集阶段，进行新一轮的采集和控制。5.按权利要求4所述线控节气门控...

【专利技术属性】
技术研发人员：石刚，王锴，王宏，徐皑冬，李正，于宏洲，白占元，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]