利用Pspice仿真工具提高汽車風門電機控制精度的方案

俞 彬,張 超,蘇佳越

（惠州市德賽西威汽車電子有限公司，516006）

0 引言

目前汽車越來越普及，人們對汽車的舒適性要求也越來越高。而汽車空調控制器作為實現汽車舒適性的重要實現部件，對其中的各部分電路也提出越來越嚴苛的要求。因此，本文中將汽車空調控制器中的風門電機位置反饋電路單獨拿出來研究，提出提高汽車風門電機控制精度的方案。只有汽車中的風門電機走到的位置更加精準，汽車風道中吹出來的風才更能滿足人們對汽車舒適性的要求。

1 仿真工具介紹

PSpice仿真工具被公認是通用電路模擬程序中最優秀的軟件，具有廣闊的應用前景。適于做系統及電路級仿真，具有快速、準確的仿真能力。有基礎的Pspice A/D分析和Pspice A/A高級分析。各有多種分析類型，如參數分析、噪聲分析、溫度分析、蒙特卡羅分析、最壞情況分析、靈敏度分析、電應力分析等。本文中應用到的仿真功能為參數分析。

2 方案介紹

2.1 風門電機控制原理

汽車上的風門電機一般有幾個反饋位置。如圖1所示，為汽車上的模式風門電機，其有吹面，吹面、吹腳，吹腳，吹面、除霜，除霜共5個反饋位置，每個位置都有對應的反饋電壓，分別為3.96±0.1V，3.13±0.1V，2.52±0.1V，1.86±0.1V，1.02±0.1V。通過采集反饋電壓，才能判斷出風門位置。因此，更精準的采集到反饋電壓，才能提高電機的控制精度。

圖1 風門電機位置反饋電壓

2.2 反饋電路原理

反饋電路如圖2，其中R3為風門電機反饋電阻，為滑動變阻，總阻抗為10K。R2為開路診斷電阻，阻值為100K。Q1為電源通斷控制三級管，型號為BC807，為使仿真模型簡單化，這里讓電源通斷控制三極管保持常開狀態。R1為三極管基極保護電阻，阻值為10K。A點為風門電機反饋電壓采集點。VCC為電路直流電源，幅值為5V。

圖2 風門電機位置反饋電壓電路

該電路的原理為，當風門電機轉動時，使風門電機反饋電阻上下端阻值改變，則在VCC不變的情況下，A點電壓改變，從而采集到不同的反饋電壓，判斷是否滿足要求的電壓值，直到走到要求位置。其中，R2為開路診斷電阻，該電阻的意義在于，當風門電機反饋電阻因外界因素脫落時，因為A點懸空，這時不管風門電機如何轉動，A點采集到的電壓都為5V，以此來判斷出風門電機反饋電阻的故障情況。

該電路的弊端為，由于引入了R2這個開路診斷電阻，必然會影響A點反饋電壓值的采集，從而影響對風門電機位置的判斷，勢必影響風門電機控制精度。因此，下面將通過Pspice仿真來分析該100K開路診斷電阻R2對電路的整體影響。

2.3 仿真分析

搭建了以上電路之后，通過Pspice仿真分析，對比有R2開路診斷電阻和無R2開路診斷電阻這兩種情況下，采集到的反饋電壓的區別。如下表1所示：

表1

從該表格中可以看出，風門電機在不同位置時，R2開路診斷電阻對其反饋電壓的影響不同，在反饋電壓在1.75V的位置，引入的誤差最大，為約0.072V。

2.4 改善方案

根據以上仿真結果，對風門電機位置反饋電壓值進行軟件補償。補償可以根據以下<軟件補償電壓參照曲線>曲線之差，利用查表的形式，以消除100K診斷電阻的影響，提高汽車風門電機控制精度。圖3中，橫坐標表示該圖是使用以上共17組數據的描點，縱坐標表示該17組數據一一對應的反饋電壓值。

圖3 軟件補償電壓參照曲線

3 結束語

本文提出了利用Pspice仿真軟件，研究風門電機反饋電路。通過仿真數據，軟件補償硬件電路誤差，以達到提高汽車風門電機控制精度的目的。該類改善，對于提高汽車舒適性有積極意義。

譚陽紅.基于OrCAD16.3的電子電路分析與設計[M].北京：國防工業出版社，2011.15-18.