专利名称：一种发动机电子油门位置控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于电动车辆领域的发动机电子油门控制装置，尤其是一 种应用于混合动力电动车的发动机电子油门位置精确化控制装置，该实用新型也可以用于 类似领域发动机电子油门的控制。
背景技术：
混合动力电动车需要对整车需求能量在多个动力源间进行能量分配。发动机作 为混合动力电动车的动力源之一，其电子油门位置不再是司机通过电子加速踏板来进行控 制，而是必须能结合整车能量分配策略实现快速自动控制。现有技术就是利用单片机控制 D/A芯片或PWM输出电压信号作为发动机电子油门位置信号。在单片机按控制策略进行能 量分配后，按照发动机的标定输出相应的电压信号去控制电子油门位置。在目前使用技术中，由于D/A芯片的参考电压多来源于集成稳压芯片，与发动机 ECU电子油的参考电压不一致；而PWM输出更难与发动机ECU (Electronic Control Unit, 电子控制单元)电子油门的参考电压相匹配。当发动机工作时，由于参考电压不一致导致 发动机ECU对电子油门位置检测的出现波动。经测试，在现有技术条件下输出一个固定的 电子油门位置信号，发动机ECU实际检测到得电子油门位置会出现幅值大小为2% 5%向 下波动，且此波动频率与发动机转速成正比。由于上述发动机ECU检测到的油门波动，给发 动机的控制带来以下缺点一是发动机输出转矩有较大的波动。当电子油门位置以2% 5%的幅值向下波 动时，经使用测功机检测，发动机输出转矩的最大最小值之差能达到100N · M ；二是不利于改善燃油经济性，不利于降低排放；三是不利于整车能量控制策略的执行；四是在对发动机的闭环控制中，不利于控制系统趋向于稳定。由于目前整车控制器使用的发动机电子油门位置控制电路的上述缺点，使得混合 动力电动车的优势的发挥受到一定程度的影响。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有发动机电子油门位置控制装置的不足，提供一种 采用了数字电位器进行电子油门位置控制的发动机电子油门位置控制装置，以达到使发动 机电子油门位置波动幅值减小的目的。按照本实用新型，上述技术问题是通过下述技术方案来实现的一种发动机电子油门位置控制装置，包括单片机和发动机ECU电子油门，电子油 门位置控制装置还包括数字电位器，单片机与数字电位器相连.控制数字电位器的滑动 端，数字电位器与发动机ECU电子油门相连，数字电位器的固定端接发动机ECU电子油门提 供的参考电压，数字电位器向发动机ECU电子油门输出电子油门位置控制信号。由于数字 电位器完全基于发动机ECU电子油门的参考电压输出电子油门位置电压信号。因此当输出的电子油门位置不变时，发动机ECU电子油门位置波动幅值非常小。作为进一步的实施方式，数字电位器包括两路电位器，两路电位器的固定端分别 连接发动机ECU电子油门提供两路参考电压。利用发动机ECU提供的两路参考电压输出 一个完全依赖于发动机ECU参考电压的电子油门位置信号，使电子油门位置信号与发动机 ECU参考电压同步变化，进一步避免发动机ECU对电子油门位置信号检测时出现波动。作为进一步的实施方式，单片机通过SPI单向通讯总线与数字电位器的滑动端相 连。作为进一步的实施方式，电子油门位置控制装置包括两路分压电阻，分压电阻连 接于发动机ECU电子油门的电子油门1的参考电源正与参考电源地之间并与一路电位器的 两个固定端相连，分压电阻连接于发动机ECU电子油门的电子油门2的参考电源正与参考 电源地之间并与另一路电位器的两个固定端相连。由于使用分压电阻对两路电位器进行分 压处理，提高数字电位器的利用率，同时也提高了电子油门位置的输出精度。作为进一步的实施方式，单片机的复位信号脚与数字电位器的复位信号管脚相 连。当单片机在运行过程中出现死机等情况发生复位时，数字电位器复位后输出0 %的电子 油门位置将发动机置于怠速状态，避免数字电位器的因单片机的复位突然失去控制而输出 不可知的电子油门位置，从而避免危险的发生。作为进一步的实施方式，电子油门位置控制装置包括CMOS芯片，CMOS芯片连接于 单片机和数字电位器之间，对单片机输出的信号进行整形。作为进一步的实施方式，电子油门位置控制装置包括限流电阻，光电耦合管，限流 电阻连接于CMOS芯片与光电耦合管之间，光电耦合管连接于CMOS芯片与数字电位器之间， 用于保护光电耦合管。作为进一步的实施方式，电子油门位置控制装置包括数字电位器滤波电容，数字 电位器滤波电容与数字电位器相连。避免输入信号叠加干扰使数字电位器产生误动作。通过应用此种实施方式所描述的发动机电子油门位置控制装置，能够解决混合动 力电动车整车控制器在对发动机电子油门位置控制时出现的油门位置波动问题，从而提高 了发动机控制精度和稳定度，也避免了由于电子油门位置快速波动造成的燃油经济性和排 放的恶化，降低了尾气排放量，改善了燃油的经济性。
图1为本实用新型电子油门位置控制装置一种实施方式的结构框图；图2为本实用新型电子油门位置控制装置一种实施方式的电路结构图；图3为本实用新型电子油门位置控制装置一种实施方式的电路原理图；其中1-单片机，2-数字电位器，3-发动机ECU电子油门，R276、R278、R277、 R279-分压电阻，U6-数字电位器芯片，U33 U36-光电耦合管，R266 R270-单片机上拉电 阻，C208 C212-滤波电容，U31、U32-C0MS芯片，R262 R265-限流电阻，R272 R275-数 字电位器上拉电阻，C199 C207-数字电位器滤波电容。
具体实施方式
附图给出了本实用新型的具体实施例，下面将通过附图和实施例对本实用新型作 进一步的描述。作为该发动机电子油门位置控制装置一种较佳的实施方式，如图1和图2所示的一种发动机电子油门位置控制装置包括单片机1，发动机ECU电子油门3，以及数字电位器 2，单片机1与数字电位器2相连，控制数字电位器2的滑动端，数字电位器2与发动机ECU 电子油门3相连，数字电位器2的固定端接发动机ECU电子油门3提供的参考电压，数字 电位器2向发动机ECU电子油门3输出电子油门位置控制信号。由单片机1通过SPI单向 通讯总线来写入数字电位器2滑动端的位置，以此来模拟司机踩油门加速踏板的动作。数 字电位器2的固定端接发动机E⑶电子油门3的参考电压。当单片机1通过SPI通讯总线 向数字电位器2写入滑动端的位置后，得到一个确定发动机电子油门的位置，此时发动机 电子油门位置以发动机ECU电子油门3的参考电压作为参考，使发动机ECU检测到的电子 油门位置保持不变。经测试，当输出的电子油门位置不变时，发动机ECU检测到的电子油门 位置波动幅值小于0. 4%，相应的发动机输出转矩经测功机检测波动幅值小于ION. M0如图3所示，本实用新型所使用的数字电位器芯片U6的具体型号为AD8402ARU1， AD8402ARU1具有两路三端接线方式的电位器，两固定端间电阻为一千欧姆，其滑动端共有 256个触点。由于发动机电子油门位置的0%对应的电压值为0.7V(第2路0.35V)左右， 100%对应的电压值为3. 8V(第2路1.9V)左右，所以使用电阻R276、R278与电阻R277、 R279分别对两路电位器进行分压处理，提高数字电位器2的利用率，同时也提高了电子油 门位置的输出精度。U33 U36是光电耦合管，将单片机与外界干扰隔离，保证单片机的稳 定工作。R266 R270为单片机输出信号上拉电阻；C208 C212为单片机输出信号滤波 电容；U31、U32为CMOS芯片，尤其是一种高速CMOS集成芯片，用于单片机输出信号整形，减 少误码率。R262 R265为限流电阻，用于保护光电耦合管。R272 R275为数字电位器2 输入信号上拉电阻；C199 C207为数字电位器2输入信号滤波电容，避免输入信号叠加了 干扰使数字电位器产生误动作。网络标号MOSI —AOSDI为单片机1的SPI数据输出端口 ； 网络标号SCK — AOCLK为单片机1的SPI时钟输出；网络标号PCSO — AOCS为单片机1的 SPI片选输出；网络标号PCS3 — A0RESET为单片机1输出数字电位器2的复位信号端口。 发动机ECU电子油门有两路电子油门参考电源电子油门1参考电源和电子油门2参考电 源，网络标号E_Vccl为电子油门1参考电源正；网络标号E_Gndl为电子油门1参考电源 地；网络标号E_Accl为电子油门位置1输出；网络标号E_Vcc2为电子油门2参考电源正； 网络标号E_Gnd2为电子油门2参考电源地；网络标号E_Acc2为电子油门2位置输出。本实用新型实施例中的网络标号POR为单片机1的自身复位信号，将POR加入到 本实用新型中，其作用是，当单片机1在运行过程中出现死机等情况发生复位时，POR被拉 低至低电平，由图3的电路原理图所示，数字电位器2的复位管脚第10脚也被至低电平，促 使数字电位器2复位后输出0 %的电子油门位置将发动机置于怠速状态，避免数字电位器2 的因单片机1的复位突然失去控制而输出不可知的电子油门位置，从而避免危险的发生。本实用新型的实施例通过单片机SPI通讯可以对数字电位器2的两个电位器的滑 动端进行单独的控制。考虑实际使用中，第一路输出的电子油门位置与第二路输出的电子 油门位置需要始终保持2 1的关系，发动机以此比值来判断输入的电子油门位置是否有 效。为简化单片机的控制方式，在控制电路中通过电阻R276、R278与电阻R277、R279对两 路滑动变阻器进行分压处理，使当两路的滑动变阻器的滑动端触点的处于同一位置时，第 一路输出的电子油门位置与第二路输出的电子油门位置始终保持2 1关系。此时，软件 控制上对两路电子油门位置的输出的控制只需要改变通道号即可，无需对滑动触点的位置分别进行计算。 虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域的普通技术人员可以在 所附权利要求的范围内作出各种变形或修改。本实用新型技术方案所采用的芯片和元器件 包括但不限于具体实施方式
当中所列举的具体型号。
权利要求1.一种发动机电子油门位置控制装置，包括单片机(1)和发动机ECU电子油门(3)，其 特征在于电子油门位置控制装置还包括数字电位器0)，单片机(1)与数字电位器(2)相 连，控制数字电位器(2)的滑动端，数字电位器O)与发动机ECU电子油门( 相连，数字 电位器⑵的固定端接发动机ECU电子油门(3)提供的参考电压，数字电位器(2)向发动 机ECU电子油门(3)输出电子油门位置控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种发动机电子油门位置控制装置，其特征在于所述单片 机⑴通过SPI单向通讯总线与数字电位器⑵的滑动端相连。
3.根据权利要求1或2所述的一种发动机电子油门位置控制装置，其特征在于所述 电子油门位置控制装置包括两路分压电阻，分压电阻(R276，R278)连接于发动机ECU电子 油门(3)电子油门1的参考电源正与参考电源地之间并与一路电位器的两个固定端相连， 分压电阻(R277、R279)连接于发动机ECU电子油门(3)电子油门2的参考电源正与参考电 源地之间并与另一路电位器的两个固定端相连。
4.根据权利要求3所述的发动机电子油门位置控制装置，其特征在于所述单片机(1) 的复位信号脚与数字电位器O)的复位信号管脚相连。
5.根据权利要求4所述的一种发动机电子油门位置控制装置，其特征在于所述电子 油门位置控制装置包括CMOS芯片(U31，U32)，CMOS芯片(U31，U32)连接于单片机(1)和 数字电位器( 之间，对单片机(1)输出的信号进行整形。
6.根据权利要求5所述的一种发动机电子油门位置控制装置，其特征在于所述电子 油门位置控制装置包括限流电阻(R262, R263, R264, R265)，光电耦合管(U33，U34，U35， U36)，限流电阻(似62，R263，R264，R265)连接于CMOS芯片与光电耦合管之间，光电耦合管 连接于CMOS芯片与数字电位器(2)之间。
7.根据权利要求6所述的一种发动机电子油门位置控制装置，其特征在于所述电子 油门位置控制装置包括数字电位器滤波电容，数字电位器滤波电容与数字电位器(2)相 连。
专利摘要一种发动机电子油门位置控制装置，包括单片机、发动机ECU电子油门和数字电位器，单片机与数字电位器相连，控制数字电位器的滑动端，数字电位器与发动机ECU电子油门相连，数字电位器的固定端接发动机ECU电子油门提供的参考电压，数字电位器向发动机ECU电子油门输出电子油门位置控制信号。通过应用本实施方式所描述的装置，能够解决混合动力电动车整车控制器在对发动机电子油门位置控制时出现的油门位置波动问题，从而提高了发动机控制精度和稳定度，也避免了由于电子油门位置快速波动造成的燃油经济性和尾气排放的恶化。
文档编号F02D41/26GK201835930SQ20092025975
公开日2011年5月18日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者刘文洲, 李雪峰, 汪伟, 王文明, 蒋时军, 谢勇波, 郭俊 申请人:湖南南车时代电动汽车股份有限公司