淺談乘用車電子油門踏板的選型及參數(shù)推薦

岑滿有

摘 要：電子油門踏板是一個(gè)電子電器類產(chǎn)品，即包含電子部分也包含結(jié)構(gòu)部分。從結(jié)構(gòu)上分有懸掛式和風(fēng)琴式兩種，產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)原理有接觸式和非接觸式兩種，非接觸式實(shí)現(xiàn)方式有電感式和霍爾式兩種。產(chǎn)品的信號(hào)輸出形式有數(shù)字輸出和模擬輸出兩種。

關(guān)鍵詞：電子油門踏板;懸掛式;風(fēng)琴式;選型;非接觸式

中圖分類號(hào)：U463 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）10-224-03

Discussion on the Selection and Parameter Recommendation of ElectronicAccelerator Pedal for Passenger cars

Cen Manyou

（ Nanjing Aolian Automotive Electronic Co.， Ltd.， Jiangsu Nanjing 211153 ）

Abstract：?Electronic accelerator pedal is an electronic product， including both electronic and structural parts. Structurally， there are two types： pendant type and organ type. The realization principle of the product includes two types of contact and non-contact. The non-contact implementation includes two types： inductive and hall. The signal output form of the product has digital output and analog output.

Keywords：?Electronic accelerator pedal;?Suspension type;?Organ type;?Selection; Non-contact

CLC NO.： U463??Document Code： A ?Article ID：?1671-7988（2020）10-224-03

引言

在整車系統(tǒng)中，油門踏板屬于燃油控制系統(tǒng)。在整車燃油系統(tǒng)中的位置如下圖：

油門踏板在燃油系統(tǒng)中的作用：接收用戶的加速或減速意圖，轉(zhuǎn)變成ECU可以識(shí)別和使用的電壓信號(hào)。ECU根據(jù)油門踏板輸入的信號(hào)，通過智能判斷后發(fā)出指令，調(diào)整節(jié)氣門開度，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)客戶加速或減速意圖。傳統(tǒng)油門通過拉索直接控制節(jié)氣門連動(dòng)板，節(jié)氣門開度的精確度和耗油量不能保證。并且拉索油門隨著時(shí)間的變化控制精度會(huì)越來越差。電子油門通過輸出和踏板角度成正比的電信號(hào)給汽車控制單元（ECU），ECU根據(jù)汽車行駛的需要向節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元（微型伺服電機(jī)）發(fā)出精確的節(jié)氣門開度指令，使用壽命長(zhǎng)。隨著環(huán)保要求的不斷提高，電子油門踏板已經(jīng)成為汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。根據(jù)整車的布置及產(chǎn)品的輸出特性需求不同有多種組合方式，下文將描述乘用車的油門踏板在不同角度上的選型及優(yōu)缺點(diǎn)說明。

1 結(jié)構(gòu)選型

乘用車油門踏板目前主要有兩種結(jié)構(gòu)，懸掛式和風(fēng)琴式（臥式/地板式）。

1.1 兩種結(jié)構(gòu)對(duì)比分析

1）懸掛式油門踏板和風(fēng)琴式踏板在輸出的力學(xué)性能及電氣性能可以完全一致。

2）從人機(jī)工程的角度來看，風(fēng)琴式油門踏板的設(shè)計(jì)理念是讓腳部放松，讓腳掌貼緊油門踏板，腳跟著地。與懸掛式的踏板不同，風(fēng)琴式踏板腳面自上而下地運(yùn)動(dòng)，而不是自前而后，可以保證油門踏板反饋和腳踝動(dòng)作保持一致。這樣設(shè)計(jì)的好處是，不容易疲勞，減少腿腳懸空的時(shí)間，同時(shí)能讓駕駛者很好掌握油門的“深淺”。

3）從總布置方面：

a、懸掛式油門踏板安裝在前圍板上，通過腳踏連桿結(jié)構(gòu)變化可以比較容易實(shí)現(xiàn)人機(jī)工程與底座安裝的達(dá)到最優(yōu)，所以適應(yīng)性較強(qiáng)。而風(fēng)琴式安裝在地板上，受制于駕駛艙高度的限制，一般只適用于坐姿比較平躺的車型。

b、風(fēng)琴式踏板的踏板面寬度高于懸掛式油門踏板踏板面寬度，為了保證同樣的操作距離（油門踏板至剎車踏板，油門踏板與側(cè)邊），安裝臥室踏板產(chǎn)品的駕駛艙的寬度要求更高。

1.2 目前市面上產(chǎn)品選型案例

2 實(shí)現(xiàn)方式

隨著汽車電氣化、智能化的發(fā)展，非接觸式電子油門踏板已經(jīng)是油門踏板發(fā)展方向，其主要實(shí)現(xiàn)方式——霍爾式、電感式。

霍爾式電子油門踏板采用的是霍爾原理，霍爾原理介紹如下：

如下圖所示，將一塊半導(dǎo)體或?qū)w材料，沿Z方向加以磁場(chǎng)B，沿X方向通以電流I，則在Y方向產(chǎn)生出電動(dòng)勢(shì)Vh，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，Vh稱為霍爾電壓。

電感式油門踏板采用的是電渦流原理，電渦流原理介紹如下：

一個(gè)塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作用切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一圈圈閉合的電流，這種電流叫電渦流，這種現(xiàn)象叫做電渦流效應(yīng)。

霍爾式和電感式兩種方式都滿足當(dāng)下整車（燃油車及新能源車）開發(fā)使用要求;但隨著電動(dòng)車行業(yè)發(fā)展，整車的電磁環(huán)境應(yīng)該會(huì)變得越來越差，對(duì)磁場(chǎng)的干擾要求應(yīng)該會(huì)越來越高，電感式對(duì)磁場(chǎng)不敏感，抗擾要求優(yōu)勢(shì)明顯。

3 信號(hào)輸出形式

電子油門踏板目前的主流輸出形式有雙模擬信號(hào)和模擬信號(hào)+數(shù)字信號(hào)兩種。

輸出形式對(duì)比如下：

1）模擬信號(hào)輸出方式起于第一代電子油門接觸式踏板，供電依托于ECU的直流5V，是電子油門傳統(tǒng)的輸出方式。此種輸出方式應(yīng)用比較廣泛，整車匹配便捷。

2）數(shù)字輸出方式的油門供電ECU直流5V或者蓄電池12V可選，信號(hào)不受輸入電壓幅值影響，抗干擾能力強(qiáng)。雙數(shù)字輸出方式的油門踏板目前應(yīng)用較少;若為減少共因失效，增大系統(tǒng)冗余度，推薦使用一路ECU直流5V供電和一路蓄電池供電的供電設(shè)計(jì)。隨著整車功能安全的要求的增加，降低失效風(fēng)險(xiǎn)是各零部件開發(fā)的方向，故數(shù)字信號(hào)+模擬信號(hào)將會(huì)是未來的一個(gè)方向。

4 力值輸出要求

結(jié)合通用汽車、大眾汽車、現(xiàn)代起亞、福特汽車等主流

車企對(duì)油門踏板的力值要求的梳理，總結(jié)出油門踏板推薦力值如下：

KD檔結(jié)構(gòu)主要是用于自動(dòng)擋車型，在超車時(shí)實(shí)現(xiàn)降檔增扭快加速的作用，油門上的KD結(jié)構(gòu)主要是起到機(jī)械提醒的作用，目前此功能已經(jīng)慢慢被取消。