利用Pspice仿真工具提高汽车风门电机控制精度的方案

俞 彬,张 超,苏佳越

（惠州市德赛西威汽车电子有限公司，516006）

0 引言

目前汽车越来越普及，人们对汽车的舒适性要求也越来越高。而汽车空调控制器作为实现汽车舒适性的重要实现部件，对其中的各部分电路也提出越来越严苛的要求。因此，本文中将汽车空调控制器中的风门电机位置反馈电路单独拿出来研究，提出提高汽车风门电机控制精度的方案。只有汽车中的风门电机走到的位置更加精准，汽车风道中吹出来的风才更能满足人们对汽车舒适性的要求。

1 仿真工具介绍

PSpice仿真工具被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件，具有广阔的应用前景。适于做系统及电路级仿真，具有快速、准确的仿真能力。有基础的Pspice A/D分析和Pspice A/A高级分析。各有多种分析类型，如参数分析、噪声分析、温度分析、蒙特卡罗分析、最坏情况分析、灵敏度分析、电应力分析等。本文中应用到的仿真功能为参数分析。

2 方案介绍

2.1 风门电机控制原理

汽车上的风门电机一般有几个反馈位置。如图1所示，为汽车上的模式风门电机，其有吹面，吹面、吹脚，吹脚，吹面、除霜，除霜共5个反馈位置，每个位置都有对应的反馈电压，分别为3.96±0.1V，3.13±0.1V，2.52±0.1V，1.86±0.1V，1.02±0.1V。通过采集反馈电压，才能判断出风门位置。因此，更精准的采集到反馈电压，才能提高电机的控制精度。

图1 风门电机位置反馈电压

2.2 反馈电路原理

反馈电路如图2，其中R3为风门电机反馈电阻，为滑动变阻，总阻抗为10K。R2为开路诊断电阻，阻值为100K。Q1为电源通断控制三级管，型号为BC807，为使仿真模型简单化，这里让电源通断控制三极管保持常开状态。R1为三极管基极保护电阻，阻值为10K。A点为风门电机反馈电压采集点。VCC为电路直流电源，幅值为5V。

图2 风门电机位置反馈电压电路

该电路的原理为，当风门电机转动时，使风门电机反馈电阻上下端阻值改变，则在VCC不变的情况下，A点电压改变，从而采集到不同的反馈电压，判断是否满足要求的电压值，直到走到要求位置。其中，R2为开路诊断电阻，该电阻的意义在于，当风门电机反馈电阻因外界因素脱落时，因为A点悬空，这时不管风门电机如何转动，A点采集到的电压都为5V，以此来判断出风门电机反馈电阻的故障情况。

该电路的弊端为，由于引入了R2这个开路诊断电阻，必然会影响A点反馈电压值的采集，从而影响对风门电机位置的判断，势必影响风门电机控制精度。因此，下面将通过Pspice仿真来分析该100K开路诊断电阻R2对电路的整体影响。

2.3 仿真分析

搭建了以上电路之后，通过Pspice仿真分析，对比有R2开路诊断电阻和无R2开路诊断电阻这两种情况下，采集到的反馈电压的区别。如下表1所示：

表1

从该表格中可以看出，风门电机在不同位置时，R2开路诊断电阻对其反馈电压的影响不同，在反馈电压在1.75V的位置，引入的误差最大，为约0.072V。

2.4 改善方案

根据以上仿真结果，对风门电机位置反馈电压值进行软件补偿。补偿可以根据以下<软件补偿电压参照曲线>曲线之差，利用查表的形式，以消除100K诊断电阻的影响，提高汽车风门电机控制精度。图3中，横坐标表示该图是使用以上共17组数据的描点，纵坐标表示该17组数据一一对应的反馈电压值。

图3 软件补偿电压参照曲线

3 结束语

本文提出了利用Pspice仿真软件，研究风门电机反馈电路。通过仿真数据，软件补偿硬件电路误差，以达到提高汽车风门电机控制精度的目的。该类改善，对于提高汽车舒适性有积极意义。

谭阳红.基于OrCAD16.3的电子电路分析与设计[M].北京：国防工业出版社，2011.15-18.