一种电机驱动式油门伺服系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种电机驱动式油门伺服系统，包括：发动机转速传感器10，用于感应发动机转速并输出发送机转速信号；油门踏板位置传感器11，用于感应油门踏板位置并输出油门踏板位置信号；电机位置传感器12，用于感应电机位置并输出电机位置信号；伺服系统电控单元13，用于采集发动机转速信号、油门踏板位置信号以及电机位置信号；电机14，用于根据所述电控单元发来的控制指令进行调节；本发明将油门伺服系统设计成一个独立的模块，当自动机械变速电控单元与电控发动机协调工作时，可不装该模块而不影响其它功能；当自动机械变速电控单元需要与非电控发动机协调工作时，加装此模块，即可满足对发动机转速控制的要求。
【专利说明】一种电机驱动式油门伺服系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车【技术领域】，尤其涉及一种电机驱动式油门伺服系统。
【背景技术】
[0002]油门伺服技术，类似于目前在某些中高档轿车上应用的电子油门技术，所不同的是，电子油门基本应用于轿车上，油门伺服系统则主要是为了满足军用车辆、重型车辆上对非电控发动机进行电子控制的要求，可以说，两者的基本结构是一样的，但是油门伺服系统还需要实现部分发动机电控单元的功能，如发动机调速。
[0003]自动机械变速系统在换档期间，需要发动机转速不受油门踏板的控制，而是被调节到与目标档位相匹配的转速，以减少离合器磨损和换档冲击，保证车辆舒适性；在换档结束后，需要发动机转速柔和的过渡到油门踏板对应的转速。这就要求发动机能够接收自动机械变速电控单元的控制指令而调节到指定的转速，这个要求在使用电控发动机的条件下可以方便的满足，但实际情况是，目前仍有大量的非电控发动机在使用，特别是在载货车辆、工程机械和军用车辆上，为了使这些车辆实现自动机械变速功能，就要对其发动机加装油门伺服系统以实现对发动机的控制。油门伺服系统以往都是由自动机械变速系统的电控单元进行控制，这种方式的主要不足是当对使用电控发动机的车辆进行自动机械变速开发时，需要对电控单元进行改造，即针对两种发动机需要两套不同的系统。
【发明内容】
[0004]鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种电机驱动式油门伺服系统，解决了当对使用电控发动机的车辆进行自动机械变速开发时需要对电控单元进行改造的问题。
[0005]本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的:
[0006]本发明提供了一种电机驱动式油门伺服系统，包括:
[0007]发动机转速传感器10,用于感应发动机转速并输出发送机转速信号；
[0008]油门踏板位置传感器11，用于感应油门踏板位置并输出油门踏板位置信号；
[0009]电机位置传感器12,用于感应电机位置并输出电机位置信号；
[0010]伺服系统电控单元13，用于采集发动机转速信号、油门踏板位置信号以及电机位置信号，并根据采集到的发动机转速信号、电机位置信号、油门踏板位置信号以及接收到的自动机械变速电控单元发来的调速信号进行处理，得到对应的电机目标位置并发控制指令给电机14 ；
[0011]电机14，用于根据所述电控单元发来的控制指令进行调节，达到要求的电机目标位置；
[0012]执行机构，设置于电机14和油门之间，通过执行机构控制油门的开度。
[0013]进一步地，所述油门伺服系统电控单元13具体包括:电控单元处理器1301、电源电路1302、频率信号处理电路1303、模拟信号处理电路1304、串行通讯接口电路1305、CAN总线收发器1306以及电机驱动电路1307，其中，
[0014]电控单元处理器1301，用于根据发动机转速信号、电机位置信号、油门踏板位置信号以及调速信号进行计算，得到对应的电机目标位置并传输给电机驱动电路1307 ；
[0015]电源电路1302，用于是将车载蓄电池直流电源转换为其他部分所需电压；
[0016]频率信号处理电路1303，用于将发动机转速传感器输出的不规则及微弱信号放大并整理成电控单元处理器1301能够处理幅值的方波；
[0017]模拟信号处理电路1304，用于去除油门踏板位置传感器和电机位置传感器输出信号中的干扰；
[0018]串行通讯接口电路1305，用于使得电控单元处理器1301与PC机的串行接口连接并进行通讯；
[0019]CAN总线收发器1306，用于通过CAN总线技术实现油门伺服系统与自动机械变速电控单元的通讯；
[0020]电机驱动电路1307，用于将电控单元处理器计算出来的电机目标位置转化成电信号发送给电机14。
[0021]进一步地，所述电控单元处理器具体包括:调试模式处理模块1301-1、转速调节处理模块1301-2和油门踏板位置处理模块1301-3，其中，
[0022]调试模式处理模块1301-1，用于接收PC机通过串口通信接口电路1305发来的指令，首先清空中断标志位，然后根据接收到的数据，判断PC机发送的是虚拟键盘指令还是数据序列，若为虚拟键盘指令则根据按键设置调试模式标志位，若为数据序列，则接收完毕后执行串口接收数据处理子程序；
[0023]转速调节处理模块1301-2，用于接收通过CAN总线和CAN总线收发器1306发来的调速信号，首先读取调速信号中的调速标志，判断调速标志是否为默认标识，如果是，将调速标志位置为随动状态；如果不是，进一步判断是为调速开始还是结束:若为调速开始，则进一步读取目标转速数据，将调速标志位置为调速状态；若为调速结束，则将调速标志位置为慢恢复状态；
[0024]油门踏板位置处理模块1301-3，用于根据油门踏板位置信号、电机位置信号以及发动机转速信号计算电机的目标位置，并根据调速标志位的不同分别计算控制电机的占空比。
[0025]进一步地，所述油门踏板位置处理模块1301-3具体用于，根据调速标志位进行判断:当系统处于随动状态时，采用电机位置闭环进行控制，根据油门踏板与电机位置的对应关系计算电机目标位置，电机跟随油门踏板动作；当系统处于调速状态时，首先根据油门踏板与发动机转速的对应关系计算目标转速对应的油门踏板位置，对油门踏板位置进行一定修正，然后采用与随动状态相同的位置闭环进行控制，按此油门踏板位置计算对应的电机目标位置；当系统进入慢恢复状态时，根据此时的油门踏板位置计算出电机目标位置，然后取电机位置差值的1/50赋给H)控制算式进行计算，此后每隔20ms将此差值增加1/50，即差值按1/50，2/50，3/50…49/50的规律增加，在Is之后差值将变为真实差值，此时将结束慢恢复状态而进入随动状态。
[0026]进一步地，所述频率信号处理电路1303具体包括:电阻R17、R18、R19，电容C36，二极管D3、D4、D5、D6、D7和D8，运算放大器Ul 1A，施密特触发器U12A，发送机转速信号首先经过电阻R17和电容C36构成的无源滤波电路滤波，再经过二极管D3、D4钳压在±0.7V之间，然后输入到集成运放的同相输入端，运放的放大系数由电阻R19和电阻R18确定，之后，集成运放输出的介于±15V之间的信号经后续电路转换为O?5V，再经施密特触发器U12A转换为方波，最后输入到电控单元处理器1301的定时器管脚。
[0027]进一步地，所述模拟信号处理电路1304具体包括:由电阻R5和电容C38组成的无源滤波电路或者由电阻R5和电容C38组成的无源滤波电路，用于去除油门踏板位置传感器和电机位置传感器输出信号中的干扰后输出。
[0028]进一步地，所述CAN总线收发器1306具体包括:总线收发器芯片以及电容C5，TX是发送数据输入引脚，RX是接收数据输出引脚，CANH是高电平CAN电压输入/输出引脚，CANL是低电平CAN电压输入/输出引脚，RS是坡度电阻输入引脚,用于选择CAN总线收发器的工作模式；VCC是供电电压输出引脚，VREF是参考电压引脚，GND是接地引脚；其中，Rs引脚的不同配置得到三种不同的操作模式:高速、斜率控制及等待模式。
[0029]进一步地，所述执行机构具体包括:供油齿杆I连杆2、支架4和电机输出轴5，采用连杆2传递驱动力，连杆2 —端和供油齿杆I相连，另一端和电机输出轴5相连，利用发动机飞轮壳与变速器离合器壳的连接螺钉来固定电机3的支架4。
[0030]本发明有益效果如下:
[0031]本发明应用模块化的思想设计了电机驱动式油门伺服系统，此系统能够满足自动机械变速对发动机控制的要求。
[0032]本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本发明实施例所述油门伺服系统的机构示意图；
[0034]图2为本发明实施例中，电源电路的结构示意图；
[0035]图3为本发明实施例中，频率信号处理电路的结构示意图；
[0036]图4为本发明实施例中，模拟信号处理电路的结构示意图；
[0037]图5为本发明实施例中，串行通讯接口电路的结构示意图；
[0038]图6为本发明实施例中，CAN总线收发器的结构示意图；
[0039]图7为本发明实施例中，执行机构在发动机上的安装示意图。
【具体实施方式】
[0040]下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
[0041]为了更好地理解本发明，以下通过【具体实施方式】结合附图对本发明进行详细的说明。
[0042]如图1所示，图1为本发明实施例所述油门伺服系统的结构示意图，具体可以包括:
[0043]发动机转速传感器10，用于感应发动机转速并输出发动机转速信号；
[0044]油门踏板位置传感器11，用于感应油门踏板位置并发送油门踏板位置信号；
[0045]电机位置传感器12，用于感应电机位置并输出电机位置信号；
[0046]油门伺服系统电控单元13，用于采集发动机转速信号、油门踏板位置信号以及电机位置信号，根据采集到的发动机转速信号、油门踏板位置信号以及电机位置信号，以及从自动机械变速电控单元发来的调速信号进行处理，得到对应的电机目标位置并发控制指令给电机14 ；
[0047]电机14，用于根据所述电控单元发来的控制指令进行调节，达到要求的电机目标位置。本发明实施例中的电机选用直流电机，是因为在所有执行电机中，直流电机的工作特性最好，在要求高的调速装置的控制系统中，都是选用直流电机；和其他电机相比，直流电机体积小，效率高，起动转矩大，过载能力强，动态特性好，控制方便。
[0048]执行机构，设置于电机14和油门之间，通过执行机构控制油门的开度。如图7所示，图7为所述执行机构在发动机上的安装示意图，主要包括:供油齿杆I连杆2、支架4和电机输出轴5,米用连杆2传递驱动力,连杆2 —端和供油齿杆I相连,另一端和电机输出轴5相连，利用发动机飞轮壳与变速器离合器壳的连接螺钉来固定电机3的支架4。
[0049]其中，上述电控单元13主要包括:电控单元处理器1301、电源电路1302、频率信号处理电路1303、模拟信号处理电路1304、串行通讯接口电路1305、CAN总线收发器1306以及电机驱动电路1307，其中，
[0050]电控单元处理器1301，油门伺服系统电控单元的核心部分，主要用于根据发动机转速信号、电机位置信号、油门踏板位置信号以及外界自动机械变速电控单元通过CAN总线发来的的调速信号进行计算，得到对应的电机目标位置并传输给电机驱动电路1307。
[0051]电控单元处理器1301可以包括以下模块:
[0052]调试模式处理模块1301-1，用于接收PC机通过串口通信接口电路1305发来的指令，首先清空中断标志位，然后根据接收到的数据，判断PC机发送的是虚拟键盘指令还是数据序列，若为虚拟键盘指令则根据按键设置调试模式标志位，若为数据序列，则接收完毕后执行串口接收数据处理子程序；
[0053]转速调节处理模块1301-2，用于接收通过CAN总线和CAN总线收发器1306发来的调速信号，首先读取调速信号中的调速标志，判断调速标志是否为默认标识，如果是，将调速标志位置为随动状态；如果不是，进一步判断是为调速开始还是结束:若为调速开始，则进一步读取目标转速数据，将调速标志位置为调速状态；若为调速结束，则将调速标志位置为慢恢复状态；
[0054]油门踏板位置处理模块1301-3，用于根据油门踏板位置信号、电机位置信号以及发动机转速信号计算电机的目标位置，并根据调速标志位的不同分别计算控制电机的占空比。当系统处于随动状态时，采用电机位置闭环进行控制，根据油门踏板位置信号与电机位置信号的对应关系计算电机目标位置，触发电机跟随油门踏板动作。当系统处于调速状态时，首先根据油门踏板位置与发动机转速的对应关系计算目标转速对应的油门踏板位置，考虑到静态误差的存在，对油门踏板位置进行一定修正，然后采用与随动状态相同的位置闭环进行控制，按此油门踏板位置计算对应的电机目标位置，控制电机到达目标油门开度，以保证将发动机调节到特定转速。当调速状态结束时，系统将自动进入慢恢复状态，此时首先根据此时的油门踏板位置计算出电机目标位置，然后取电机位置差值的1/50赋给ro控制算式进行计算，此后每隔20ms将此差值增加1/50，即差值按1/50，2/50，3/50…49/50的规律增加，这样，在Is之后差值将变为真实差值，此时将结束慢恢复状态而进入随动状态，这就保证了系统柔和的过渡到随动状态。
[0055]除了电控单元处理器1301这个核心部件外，电控单元还包括外围电路，主要用于为配合电控单元处理做一些辅助工作，主要可以包括:电源电路1302、频率信号处理电路1303、模拟信号处理电路1304、串行通讯接口电路1305、CAN总线接口电路1306、电机驱动电路1307以下对各部分电路进行具体说明。
[0056]电源电路1302，主要作用是将车载蓄电池+24V直流电源转换为系统各模块所需电压，分为三个部分:+24V转+5V，+24V转+15V，以及+5V转-5V，电路结构如图2所示。
[0057]+24V转+5V部分为单片机及外围数字电路供电，采用DC-DC隔离变换模块。DC-DC隔离变换模块具有输出电压精度高、短路及欠压保护功能，保证了系统的抗干扰性和可靠性。
[0058]+24V转+15V部分为电机驱动芯片IR2110供电，由于芯片的控制要求，此部分未采用DC-DC隔离变换模块，即+24V与+15V共地。
[0059]+5V转-5V部分为集成运放芯片LM124提供参考电压。
[0060]电源电路各部分的输出端与地之间均设置了去耦电容，其中最为关键的+24V转+5V部分在输入输出端都设置了多个去耦电容，且容值相差1000倍以上，增强去耦能力，减少输入端脉动对输出端的干扰。
[0061]频率信号处理电路1303，包括:电阻R17、R18、R19，电容C36，二极管D3、D4、D5、D6、D7和D8，运算放大器UllA和施密特触发器U12A，其主要作用是将发送机转速传感器输出的不规则及微弱信号放大并整理成电控单元处理器1301能够处理的幅值为5V的方波，具体如图3所示。转速输入信号首先经过R17和C36构成的无源滤波电路滤波，再经过二极管D3、D4钳压在±0.7V之间，然后输入到集成运放的同相输入端，运放的放大系数由R19和R18确定(A = 1+R19/R18)，系统设定为20倍。之后，运放输出的介于±15V之间的信号经后续电路转换为O?5V，再经施密特触发器U12A转换为方波，最后输入到电控单元处理器 1301。
[0062]模拟信号处理电路1304，实际上是一个由电阻和电容构成的无源滤波电路，如图4所示，用于去除油门踏板位置传感器和电机位置传感器输出信号中的干扰后输出，电阻值和电容值应根据信号中的主要干扰的频率确定。
[0063]串行通讯接口电路1305，其作用是使得电控单元13可以与PC机的串行接口连接并进行通讯，试验过程中，PC机通过串行通讯接口电路1305发送指令，并且油门伺服系统电控单元处理器1301可以将关键的数据发送给PC机，以便对系统的运行状态以及试验结果进行分析，对于分析过程，不属于本发明实施例所重点关注的内容，因此此处不做赘述。RS-232是异步串行通信中应用最早，也是目前应用最为广泛的标准串行总线接口之一，它有多个版本，其中应用最广的是修订版C，即RS-232C。RS-232原是基于公用电话网的一种串行通信标准，推荐的最大电缆长度为15m(50英尺)，即传输距离一般不超过15m。它的逻辑电平以公共地为对称，其逻辑“O”电平规定在+3?+25V之间，逻辑“I”电平则在-3?-25V之间，因而它不仅要使用正负极性的双电源，而且与传统的TTL等数字电路的逻辑电平不兼容，两者之间必须使用电平转换。
[0064]本发明实施例采用的TI公司的双路RS-232收发器MAX232，内部包括电容型的电压生成器，可以将单5V电源转换成符合RS-232的电压等级。接收器将RS-232标准的输入电平转换成5V的TTL/CMOS电平。驱动器(发送器)将TTL/CMOS输入电平转换成RS-232电平。图5为MAX232及外围电路。
[0065]CAN总线收发器1306，主要负责应用CAN总线技术实现油门伺服系统与自动机械变速电控单元的通讯，CAN总线接口电路是电控单元硬件电路的一个重要部分。
[0066]由于电控单元处理器1301中设置有一个CAN控制器，所以需要给电控单元设置一个CAN总线收发器，才能接入总线成为一个节点。如图6所示，图6为CAN总线收发器的电路结构示意图，其中，TX是发送数据输入引脚，RX是接收数据输出引脚，CANH是高电平CAN电压输入/输出引脚，CANL是低电平CAN电压输入/输出引脚，Rs是坡度电阻输入引脚，用于选择CAN总线收发器的工作模式。Rs引脚的不同配置可得到三种不同的操作模式:高速、斜率控制及等待模式。Rs引脚接地选择高速模式，这种模式下，不考虑上升和下降斜率，这种情况下最好采用屏蔽电缆以防止射频干扰。Rs脚串接一个电阻后再接地，用于控制上升和下降斜率，从而减少射频干扰。在速度较低或总线距离较短的情况下，可采用这种模式。Rs引脚接高电平，接收器处于低电流等待模式。此时，发送器关闭，接收器处于低电流工作，可以对CAN总线上的显性位(差分总线电压>0.9V)做出反应，通知CPU(CAN总线上监测到显性位时，RXD将切换到低电平)。由于接收器在等待模式下比较慢，第一个信息将很容易丢失。
[0067]直流电机驱动电路107，主要用于将电控单元处理器1301计算出来的电机目标位置转化成电信号发送给电机14。
[0068]本发明实施例中采用了如图6所示的“H”桥式驱动电路，使用光电耦合器TLP250将单片机输出的PWM信号与电机的驱动信号隔离，减少电机工作对系统工作的影响。芯片IR2110为高压悬浮驱动器，2片IR2110即可驱动全桥电路。IR2110具有独立的低端和高端输入通道；悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达500V，dv/dt= ±50V/ns，15V下静态功耗仅116mW;输出的电源端(即功率器件的栅极驱动电压)电压范围10?20V;逻辑电源电压范围5?15V，可方便地与TTL，CMOS电平相匹配，而且逻辑电源地和功率地之间允许有±5V的偏移量；工作频率高，可达500kHz ;开通、关断延迟小，分别为120ns和94ns ；图腾柱输出峰值电流为2A。
[0069]除了上述主要外围电路外，还可以包括:开关信号处理电路1308、M0N03接口电路1309、时钟电路1310、复位电路1311，这几部分相关结构比较简单，属于常规做法，实现比较容易，简单说明如下:
[0070]开关信号处理电路1308，用于将电机安全触点的状态反馈给电控单元，电机发生故障时及时断电。
[0071]M0N08接口电路1309，分别与电控单元处理器1301和P&E连接，P&E是用于调试Freescale公司8位单片机的调试软件模块，M0N08接口电路1309用于连接Freescale公司8位单片机P&E的编程调试接口，进行软件程序调试；
[0072]时钟电路1310，采用8MHz集成晶振芯片，时钟信号引入到单片机OSCl引脚，为电控单元内各个程序的运行提供时间参考，确保其按时间顺序工作。
[0073]复位电路1311，采用MAX707集成复位芯片，既简化了复位电路，又可以提供可靠的复位，用于使电路恢复到起始状态。
[0074]为了检验本发明实施例所述系统的整体性能，进行台架试验和装车实验，尤其是装车试验，是对电机驱动式油门伺服系统所有功能的整体考查，最重要的部分仍然
[0075]是系统的伺服控制功能。为全面的考查系统的伺服控制功能，细分了试验内容，首先，试验根据试验条件分两大类，一种是发动机未工作时，一种是发动机工作时，发动机未工作时相当于台架试验的条件基础上给电机加载，发动机工作时相当于在前者的条件基础上再加上振动影响，这样就可以测得负载和发动机的振动对系统工作的影响；然后，在两种试验条件下分别进行快速跟随、慢速跟随、调速和慢恢复试验，由于调速采用位置闭环控制方法，因此在发动机未工作时的调速试验即电机在阶跃信号下运动到目标位置的试验。通过实验表明，应用本发明实施例所述的电机驱动式油门伺服系统可以实现自动变速等系统无需改动就可以与电控或非电控发动机协调工作。
[0076]综上所述，本发明实施例里提供了一种电机驱动式油门伺服系统，应用模块化的思想，将油门伺服系统独立出来，通过总线通讯实现控制，则自动机械变速系统就可以无需更改而配合电控和非电控发动机，此外，油门伺服系统还可以为车辆其他电控单元服务，实现功能的多样化。总之，将油门伺服系统设计成一个独立的模块后，当自动机械变速电控单元与电控发动机协调工作时，可不装该模块而不影响其它功能；当自动机械变速电控单元需要与非电控发动机协调工作时，加装此模块，即可满足对发动机转速控制的要求。
[0077]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种电机驱动式油门伺服系统，其特征在于，包括: 发动机转速传感器10,用于感应发动机转速并输出发送机转速信号； 油门踏板位置传感器11，用于感应油门踏板位置并输出油门踏板位置信号； 电机位置传感器12，用于感应电机位置并输出电机位置信号； 伺服系统电控单元13，用于采集发动机转速信号、油门踏板位置信号以及电机位置信号，并根据采集到的发动机转速信号、电机位置信号、油门踏板位置信号以及接收到的自动机械变速电控单元发来的调速信号进行处理，得到对应的电机目标位置并发控制指令给电机14 ； 电机14，用于根据所述电控单元发来的控制指令进行调节，达到要求的电机目标位置； 执行机构，设置于电机14和油门之间，通过执行机构控制油门的开度。
2.根据权利要求1所述的电机驱动式油门伺服系统，其特征在于，所述油门伺服系统电控单元13具体包括:电控单元处理器1301、电源电路1302、频率信号处理电路1303、模拟信号处理电路1304、串行通讯接口电路1305、CAN总线收发器1306以及电机驱动电路1307，其中， 电控单元处理器1301，用于根据发动机转速信号、电机位置信号、油门踏板位置信号以及调速信号进行计算，得到对应的电机目标位置并传输给电机驱动电路1307 ； 电源电路1302，用于是将车载蓄电池直流电源转换为其他部分所需电压； 频率信号处理电路1303，用于将发动机转速传感器输出的不规则及微弱信号放大并整理成电控单元处理器1301能够处理幅值的方波； 模拟信号处理电路1304，用于去除油门踏板位置传感器和电机位置传感器输出信号中的干扰； 串行通讯接口电路1305，用于使得电控单元处理器1301与PC机的串行接口连接并进行通讯； CAN总线收发器1306，用于通过CAN总线技术实现油门伺服系统与自动机械变速电控单元的通讯； 电机驱动电路1307，用于将电控单元处理器计算出来的电机目标位置转化成电信号发送给电机14。
3.根据权利要求2所述的电机驱动式油门伺服系统，其特征在于，所述电控单元处理器1301具体包括:调试模式处理模块1301-1、转速调节处理模块1301-2和油门踏板位置处理模块1301-3，其中， 调试模式处理模块1301-1，用于接收PC机通过串口通信接口电路1305发来的指令，首先清空中断标志位，然后根据接收到的数据，判断PC机发送的是虚拟键盘指令还是数据序列，若为虚拟键盘指令则根据按键设置调试模式标志位，若为数据序列，则接收完毕后执行串口接收数据处理子程序； 转速调节处理模块1301-2，用于接收通过CAN总线和CAN总线收发器1306发来的调速信号，首先读取调速信号中的调速标志，判断调速标志是否为默认标识，如果是，将调速标志位置为随动状态；如果不是，进一步判断是为调速开始还是结束:若为调速开始，则进一步读取目标转速数据，将调速标志位置为调速状态；若为调速结束，则将调速标志位置为慢恢复状态； 油门踏板位置处理模块1301-3，用于根据油门踏板位置信号、电机位置信号以及发动机转速信号计算电机的目标位置，并根据调速标志位的不同分别计算控制电机的占空比。
4.根据权利要求3所述的电机驱动式油门伺服系统，其特征在于，所述油门踏板位置处理模块1301-3具体用于，根据调速标志位进行判断:当系统处于随动状态时，采用电机位置闭环进行控制，根据油门踏板与电机位置的对应关系计算电机目标位置，电机跟随油门踏板动作；当系统处于调速状态时，首先根据油门踏板与发动机转速的对应关系计算目标转速对应的油门踏板位置，对油门踏板位置进行一定修正，然后采用与随动状态相同的位置闭环进行控制，按此油门踏板位置计算对应的电机目标位置；当系统进入慢恢复状态时，根据此时的油门踏板位置计算出电机目标位置，然后取电机位置差值的1/50赋给H)控制算式进行计算，此后每隔20ms将此差值增加1/50，即差值按1/50，2/50，3/50…49/50的规律增加，在Is之后差值将变为真实差值，此时将结束慢恢复状态而进入随动状态。
5.根据权利要求2所述的电机驱动式油门伺服系统，其特征在于，所述频率信号处理电路1303具体包括:电阻R17、R18、R19，电容C36，二极管D3、D4、D5、D6、D7和D8，运算放大器Ul 1A，施密特触发器U12A，发送机转速信号首先经过电阻R17和电容C36构成的无源滤波电路滤波，再经过二极管D3、D4钳压在±0.7V之间，然后输入到集成运放的同相输入端，运放的放大系数由电阻R19和电阻R18确定,之后,集成运放输出的介于±15V之间的信号经后续电路转换为O?5V，再经施密特触发器U12A转换为方波，最后输入到电控单元处理器1301的定时器管脚。
6.根据权利要求2所述的电机驱动式油门伺服系统，其特征在于，所述模拟信号处理电路1304具体包括:由电阻R5和电容C38组成的无源滤波电路或者由电阻R5和电容C38组成的无源滤波电路，用于去除油门踏板位置传感器和电机位置传感器输出信号中的干扰后输出。
7.根据权利要求2所述的电机驱动式油门伺服系统，其特征在于，所述CAN总线收发器1306具体包括:总线收发器芯片以及电容C5，TX是发送数据输入引脚，RX是接收数据输出引脚，CANH是高电平CAN电压输入/输出引脚，CANL是低电平CAN电压输入/输出引脚，RS是坡度电阻输入引脚，用于选择CAN总线收发器的工作模式；VCC是供电电压输出引脚，VREF是参考电压引脚，GND是接地引脚；其中，Rs引脚的不同配置得到三种不同的操作模式:高速、斜率控制及等待模式。
8.根据权利要求1所述的电机驱动式油门伺服系统，其特征在于，所述执行机构具体包括:供油齿杆I连杆2、支架4和电机输出轴5，采用连杆2传递驱动力，连杆2 —端和供油齿杆I相连，另一端和电机输出轴5相连,利用发动机飞轮壳与变速器离合器壳的连接螺钉来固定电机3的支架4。
【文档编号】F02D11/10GK104179579SQ201410320434
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】刘海鸥, 翟涌, 张文胜, 席军强, 陈慧岩 申请人:北京理工大学