一种电子节气门的制作方法

1.本实用新型属于节气门技术领域，涉及一种电子节气门。


背景技术：

2.现有的电子节气门大多为传统的非智能的产品，仅能作为传感器和执行器来使用，其内部没有集成mcu和h桥硬件资源(即h桥驱动电路)，必须由车辆的ecu(electronic control unit；电子控制单元，又称发动机控制单元)来控制驱动，需要ecu提供h桥硬件资源并对h桥硬件资源进行控制，进而对电子节气门的直流电机进行驱动，从而经常会发生ecu的h桥硬件资源不足的情况。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种能够自行完成对节气门开度的闭环控制的电子节气门。
4.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种电子节气门，包括节气门壳体，所述节气门壳体设置有进气道，所述进气道中穿设有阀轴，所述阀轴的轴线与进气道的轴线垂直，所述阀轴上设置有阀板，所述阀板的形状与进气道相适配；所述节气门壳体中设置有直流电机，所述直流电机的输出端通过传动结构与阀轴连接，用于带动阀轴转动，通过阀轴转动使阀板关闭或打开进气道，以及调节进气道的开度；所述节气门壳体上还设置有闭环控制模块，所述闭环控制模块包括mcu单元、电源单元、通信单元、电机驱动单元和位置感应单元，所述电源单元、通信单元、电机驱动单元和位置感应单元均与mcu单元电连接，所述电机驱动单元与直流电机电连接；
6.所述通信单元用于mcu单元与ecu进行can报文交互，所述位置感应单元用于检测阀轴的转动角度，所述电机驱动单元用于电机驱动控制，将mcu单元的控制信号转化为驱动信号，以h桥方式驱动直流电机转动。
7.进一步的，所述传动结构包括电机齿轮、中间齿轮和阀轴齿轮，所述电机齿轮套设固定在直流电机的输出端，所述阀轴齿轮套设固定在阀轴上，所述中间齿轮分别与电机齿轮和阀轴齿轮啮合；所述中间齿轮的中心处穿设有转轴，所述转轴插设在节气门壳体上。
8.进一步的，所述中间齿轮包括同轴设置的大齿轮和小齿轮，所述大齿轮与电机齿轮啮合，所述小齿轮与阀轴齿轮啮合。
9.进一步的，所述阀轴齿轮上设置有扇形的突出部，所述突出部的外沿设置有齿结构，所述齿结构与小齿轮啮合；所述突出部的第一端的转动路径上设置有第一挡块，所述突出部的第二端的转动路径上设置有第二挡块。
10.进一步的，所述节气门壳体上设置有安装腔，所述直流电机和阀轴齿轮分别设置在安装腔的两端，所述中间齿轮设置在电机齿轮和阀轴齿轮之间；所述安装腔的开口位置处设置有盖板，所述闭环控制模块设置在盖板的内侧，所述阀轴齿轮临近盖板的一端设置有磁铁。
11.进一步的，所述位置感应单元包括位置芯片ic201、电阻r201、电阻r202、电阻r203、电容c201、电容c202、电容c203、电容c204和电容c205，所述位置芯片ic201的位置与磁铁的位置相对应，用于感应磁铁的转动角度；所述电阻r201的第一端连接电源单元提供的+5v供电电压，所述电阻r201的第一端还通过电容c204接地，所述电阻r201的第二端通过电容c201接地，所述电阻r201的第二端还与位置芯片ic201的vdd引脚电连接；所述位置芯片ic201的vss引脚、sck引脚、t0引脚、t1引脚和t2引脚均接地，所述位置芯片ic201的t3引脚通过电容c203接地；所述电阻r202的第一端与位置芯片ic201的out引脚电连接，所述电阻r202的第一端还通过电容c202接地，所述电阻r202的第二端与mcu单元电连接，所述电阻r202的第二端还通过电容c205接地，所述电阻r203与电容c205并联。
12.进一步的，所述电源单元包括电阻r3、电阻r15、电阻r16、电容c24、电容c69、稳压二级管d1和二级管d2，所述二级管d2的正端连接外部供电电压vbat，所述二级管d2的正端还通过电容c69接地，所述二级管d2的负端与稳压二级管d1的负端电连接，所述稳压二级管d1的正端通过电阻r3接地，所述二级管d2的负端输出供电电压vpwr；所述电阻r15的第一端与二级管d2的负端电连接，所述电阻r15的第二端通过电阻r16接地，所述电容c24与电阻r16并联；所述电阻r15的第二端还与mcu单元电连接；
13.所述电源单元还包括电源芯片ic102、电阻r2、电阻r63、电阻r96、电阻r97、电阻r98、电阻r101、电阻r102、电阻r103、电阻r104、电容c94、电容c95、电容c96、电容c101、电容c102、电容c103、电容c104、电容c105、电容c106、电感l1、电感l2和稳压二极管z101；所述电源芯片ic102的vin引脚连接供电电压vpwr，所述电源芯片ic102的vin引脚还通过电容c101接地，所述电容c103与电容c101并联；所述电源芯片ic102的gnd引脚和tab引脚均接地，所述电源芯片ic102的en引脚通过电阻r101与其vin引脚电连接，所述电源芯片ic102的en引脚还通过电阻r102接地；所述电源芯片ic102的ron引脚通过电阻r97接地；
14.所述电源芯片ic102的pgood引脚通过电容c106接地，所述电源芯片ic102的pgood引脚还与电阻r103的第一端电连接，所述电阻r103的第二端通过电阻r63连接+5v供电电压，所述电阻r103的第二端还与mcu单元电连接；所述电源芯片ic102的bst引脚通过电容c94与其sw引脚电连接，所述电源芯片ic102的sw引脚与电感l1的第一端电连接，所述电感l1的第一端通过电阻r2与电容c102的第一端电连接，所述电感l1的第二端通过电容c104接地，所述电容c96与电容c104并联；所述电感l1的第二端通过电容c95与电容c102的第一端电连接，所述电容c102的第二端通过电阻r104与电源芯片ic102的fb引脚电连接，所述电容c102的第二端通过电阻r98接地，所述电容c102的第二端还通过电阻r96与电感l1的第二端电连接，所述电容c105与电阻r96并联；所述电感l1的第二端输出+5v供电电压，所述电感l1的第二端与电感l2的第一端电连接，所述电感l2的第二端输出供电电压vdda。
15.进一步的，所述电源单元还包括复位芯片ic103、电阻r22、电阻r23、电阻r24和电容c20；所述复位芯片ic103的input引脚通过电阻r23与电感l1的第二端电连接，所述复位芯片ic103的input引脚还通过电阻r24与其reset_out引脚电连接；所述复位芯片ic103的reset_out引脚通过电阻r22与电感l1的第二端电连接，所述复位芯片ic103的reset_out引脚还与mcu单元电连接；所述复位芯片ic103的gnd引脚接地，所述复位芯片ic103的cd引脚通过电容c20接地。
16.进一步的，所述通信单元包括can通信芯片ic388e，电阻r11063、电阻r11064、电容
c2320a、电容c2321a、电容c2463和tvs管z258；所述can通信芯片ic388e的vcc引脚和nc引脚连接电源单元提供的+5v供电电压，所述can通信芯片ic388e的gnd引脚和s引脚接地；所述can通信芯片ic388e的txd引脚和rxd引脚与mcu单元电连接，所述can通信芯片ic388e的canh引脚和canl引脚用于连接can通信网络；所述can通信芯片ic388e的canh引脚通过电阻r11063与电容c2463的第一端电连接，所述can通信芯片ic388e的canl引脚通过电阻r11064与电容c2463的第一端电连接，所述电容c2463的第二端接地；所述can通信芯片ic388e的canh引脚通过电容c2320a接地，所述can通信芯片ic388e的canh引脚还与tvs管z258的第一脚电连接，所述can通信芯片ic388e的canl引脚通过电容c2321a接地，所述can通信芯片ic388e的canl引脚还与tvs管z258的第二脚电连接，所述tvs管z258的第三脚接地。
17.进一步的，所述电机驱动单元包括驱动芯片ic9300f、电阻r9310、电阻r9311和电容c9321；所述驱动芯片ic9300f的vsdo引脚通过电阻r9311连接电源单元提供的+5v供电电压，所述驱动芯片ic9300f的vsdo引脚还通过电阻r9310接地；所述驱动芯片ic9300f的vref引脚连接电源单元提供的供电电压vdda；所述驱动芯片ic9300f的agnd引脚、pgnd引脚、tab引脚均接地；所述驱动芯片ic9300f的dvdd引脚输出供电电压dvdd3，所述驱动芯片ic9300f的vm引脚输出供电电压vm，所述驱动芯片ic9300f的vcp引脚输出供电电压vcp，所述驱动芯片ic9300f的vcp引脚还通过电容c9321与其vm引脚电连接；所述驱动芯片ic9300f的enable引脚、cal引脚、nfault引脚、sdi引脚、sdo引脚、sclk引脚、nscs引脚、inha引脚、inla引脚、inhb引脚、inlb引脚均与mcu单元电连接；
18.所述电机驱动单元还包括电阻r9321、电阻r9322、电阻r9323、电阻r9324、电阻r9343、电阻r9344、二级管d3、三级管q2、场效应管q9300、场效应管q9301a、场效应管q9301b、场效应管q9302a、场效应管q9302b；所述场效应管q9300的源极连接外部供电电压vbat，所述场效应管q9300的源极还与二级管d3的负端电连接，所述二级管d3的正端与三级管q2的发射极电连接，所述三级管q2的基极通过电阻r9344接地，所述三级管q2的发射极与场效应管q9300的栅极电连接，所述场效应管q9300的栅极通过电阻r9343连接供电电压vcp，所述场效应管q9300的漏极连接供电电压vm；
19.所述场效应管q9300的漏极与驱动芯片ic9300f的vdrain引脚电连接，所述场效应管q9300的漏极还与场效应管q9301a的漏极电连接，所述场效应管q9301a的栅极通过电阻r9321与驱动芯片ic9300f的gha引脚电连接，所述场效应管q9301a的源极与驱动芯片ic9300f的sha引脚和dla引脚均电连接，所述驱动芯片ic9300f的dla引脚用于输出供电电压dcmh；所述驱动芯片ic9300f的dla引脚与场效应管q9301b的漏极电连接，所述场效应管q9301b的栅极通过电阻r9322与驱动芯片ic9300f的gla引脚电连接，所述场效应管q9301b的源极与驱动芯片ic9300f的sla引脚电连接；
20.所述场效应管q9300的漏极还与场效应管q9302a的漏极电连接，所述场效应管q9302a的栅极通过电阻r9323与驱动芯片ic9300f的ghb引脚电连接，所述场效应管q9302a的源极与驱动芯片ic9300f的shb引脚和dlb引脚均电连接，所述驱动芯片ic9300f的dlb引脚用于输出供电电压dcml；所述驱动芯片ic9300f的dlb引脚与场效应管q9302b的漏极电连接，所述场效应管q9302b的栅极通过电阻r9324与驱动芯片ic9300f的glb引脚电连接，所述场效应管q9301b的源极与驱动芯片ic9300f的slb引脚电连接；
21.所述电机驱动单元还包括电阻r9320、电阻r9330、电阻r9331、电阻r9332、电阻
r9334、电阻r9335、电阻r9336、电阻r9337、电容c9331、电容c9332；所述驱动芯片ic9300f的soa引脚通过电阻r9331与mcu单元电连接，所述驱动芯片ic9300f的spa引脚通过电阻r9334与电阻r9320的第一端电连接，所述驱动芯片ic9300f的sna引脚通过电容c9331与其spa引脚电连接，所述驱动芯片ic9300f的sna引脚还通过电阻r9335与电阻r9320的第二端电连接；所述电阻r9320的第一端与场效应管q9301b的源极电连接，所述电阻r9320的第二端接地；
22.所述驱动芯片ic9300f的sob引脚通过电阻r9332与mcu单元电连接，所述驱动芯片ic9300f的spb引脚通过电阻r9336与电阻r9330的第一端电连接，所述驱动芯片ic9300f的snb引脚通过电容c9332与其spb引脚电连接，所述驱动芯片ic9300f的snb引脚还通过电阻r9337与电阻r9330的第二端电连接；所述电阻r9330的第一端与场效应管q9302b的源极电连接，所述电阻r9330的第二端接地。
23.本实用新型中，通过将闭环控制模块集成到电子节气门内部，闭环控制模块自带mcu单元和h桥硬件资源，使得电子节气门可以作为一个独立的系统进行工作，电子节气门通过接收ecu发出的can命令，能够自行完成对电子节气门开度的闭环控制，不需要额外的ecu硬件资源，从而解决了现有技术中ecu的h桥硬件资源不够的难题；且ecu只需要发送can命令即可，不需要对h桥硬件资源进行控制，能够节省ecu的开销。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
25.图1为本实用新型一种电子节气门的一个优选实施例的结构示意图。
26.图2为图1的爆炸图。
27.图3为去除盖板后的示意图。
28.图4为闭环控制模块的结构框图。
29.图5、图6为电源单元的电路图。
30.图7、图8、图9为mcu单元的电路图。
31.图10为位置感应单元的电路图。
32.图11为通信单元的电路图。
33.图12、图13、图14为电机驱动单元的电路图。
34.附图中各标号的含义为：
35.节气门壳体-1；进气道-11；安装腔-12；卡扣-13；直流电机-2；电机齿轮-21；压簧-22；第一固定螺栓-23；阀轴-3；滚珠轴承-31；阀板-32；阀轴齿轮-4；突出部-41；磁铁-42；弹簧-43；第一挡块-44；第二挡块-45；中间齿轮-5；大齿轮-51；小齿轮-52；转轴-53；闭环控制模块-6；盖板-7；第二固定螺栓-71。
具体实施方式
36.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.如图1、图2和图3所示，本实用新型一种电子节气门的一个优选实施例包括节气门壳体1，所述节气门壳体1可以采用铝材料；所述节气门壳体1设置有进气道11，所述进气道11可以为圆柱形的空腔。所述进气道11中穿设有阀轴3，优选为在所述节气门壳体1上设置有滚珠轴承31，所述阀轴3穿设固定在滚珠轴承31的内钢圈中。所述阀轴3的轴线与进气道11的轴线垂直，所述阀轴3上设置有阀板32，所述阀板32的形状与进气道11相适配。所述节气门壳体1中设置有直流电机2，所述直流电机2的输出端通过传动结构与阀轴3连接，用于带动阀轴3转动，通过阀轴3转动使阀板32关闭或打开进气道11，以及调节进气道11的开度。
38.所述传动结构包括电机齿轮21、中间齿轮5和阀轴齿轮4，所述电机齿轮21套设固定在直流电机2的输出端，所述阀轴齿轮4套设固定在阀轴3上，所述中间齿轮5分别与电机齿轮21和阀轴齿轮4啮合；所述中间齿轮5的中心处穿设有转轴53，所述转轴53插设在节气门壳体1上。为便于容纳直流电机2和传动结构，所述节气门壳体1上设置有安装腔12，所述直流电机2和阀轴齿轮4分别设置在安装腔12的两端，所述直流电机2通过第一固定螺栓23固定在安装腔12中，所述直流电机2的下端通过压簧22与安装腔12的底部抵接，从而可以通过压簧22缓冲直流电机2转动时造成的震动。所述阀轴齿轮4的下端套设有弹簧43，使通过阀轴齿轮4通过弹簧43与安装腔12的底部抵接。
39.所述中间齿轮5设置在电机齿轮21和阀轴齿轮4之间；为更精确的控制阀板32的转动角度，所述中间齿轮5可以包括同轴设置的大齿轮51和小齿轮52，大齿轮51和小齿轮52可以为一体成型制作，所述大齿轮51与电机齿轮21啮合，所述小齿轮52与阀轴齿轮4啮合，从而通过中间齿轮5实现了两级变速，使电机的输出端转动较多的圈数后，阀轴3只转动较小的角度，以更准确地对阀板32的转动角度进行控制。
40.为限制阀轴齿轮4的转动角度，所述阀轴齿轮4上可以设置有扇形的突出部41，所述扇形的角度略大于90
°
；所述突出部41的外沿设置有齿结构(图中未标示)，所述齿结构与小齿轮52啮合；所述突出部41的第一端的转动路径上设置有第一挡块44，所述突出部41的第二端的转动路径上设置有第二挡块45。当突出部41的第一端与第一挡块44抵接时，所述进气道11的轴线与阀板32的轴线垂直，从而使进气道11完全打开；当突出部41的第二端与第二挡块45抵接时，所述进气道11的轴线与阀板32的轴线重合，从而使阀板32将进气道11完全封闭。当突出部41在第一挡块44和第二挡块45之间转动时，所述进气道11的轴线与阀板32的轴线形成小于90
°
的角度，该角度越小，进气道11被封闭的面积越小，即进气道11的开度越大；反之，该角度越大，进气道11被封闭的面积越大，即进气道11的开度越小，从而可通过阀板32的转动对进气道11的开度进行调节。
41.所述节气门壳体1上还设置有闭环控制模块6，所述安装腔12的开口位置处设置有盖板7；所述闭环控制模块6可以通过第二固定螺栓71固定连接在盖板7的内侧，所述盖板7通过卡扣13与节气门壳体1固定连接，所述盖板7可以为塑料材质。为更好地检测阀板32的转动角度，所述阀轴齿轮4临近盖板7的一端设置有磁铁42。如图4所示，所述闭环控制模块6可以包括mcu单元、电源单元、通信单元、电机驱动单元和位置感应单元，所述电源单元、通信单元、电机驱动单元和位置感应单元均与mcu单元电连接，所述电机驱动单元与直流电机2电连接。
42.如图5所示，所述电源单元主要用于为闭环控制模块6的各单元提供稳定的+5v供电电压和供电电压vdda，以满足各个单元的正常工作。为了使电源单元在输入电压范围为
5v～60v时，输出电压稳定为+5v。所述电源单元可以包括电阻r3、电阻r15、电阻r16、电容c24、电容c69、稳压二级管d1和二级管d2。
43.所述电阻r3、电容c69、稳压二级管d1和二级管d2构成整流电路，所述二级管d2的正端连接外部供电电压vbat，所述二级管d2的正端还通过电容c69接地，所述二级管d2的负端与稳压二级管d1的负端电连接，所述稳压二级管d1的正端通过电阻r3接地，所述二级管d2的负端输出供电电压vpwr。
44.所述电阻r15、电阻r16、电容c24构成采样电路，所述电阻r15的第一端与二级管d2的负端电连接，所述电阻r15的第二端通过电阻r16接地，所述电容c24与电阻r16并联；所述电阻r15的第二端还与mcu单元电连接，用于向mcu单元提供供电电压vpwr的采样值。
45.如图6所示，所述电源单元还包括电源芯片ic102、电阻r2、电阻r63、电阻r96、电阻r97、电阻r98、电阻r101、电阻r102、电阻r103、电阻r104、电容c94、电容c95、电容c96、电容c101、电容c102、电容c103、电容c104、电容c105、电容c106、电感l1、电感l2和稳压二极管z101，上述器件构成电压转换路。所述电源芯片ic102可以采用lm5163；所述电源芯片ic102的vin引脚(第2脚)连接供电电压vpwr，所述电源芯片ic102的vin引脚还通过电容c101接地，所述电容c103与电容c101并联。所述电源芯片ic102的gnd引脚(第1脚)和tab引脚(第9脚)均接地，所述电源芯片ic102的en引脚(第3脚)通过电阻r101与其vin引脚电连接，所述电源芯片ic102的en引脚还通过电阻r102接地；所述电源芯片ic102的ron引脚(第4脚)通过电阻r97接地。
46.所述电源芯片ic102的pgood引脚(第6脚)通过电容c106接地，所述电源芯片ic102的pgood引脚还与电阻r103的第一端电连接，所述电阻r103的第二端通过电阻r63连接+5v供电电压，所述电阻r103的第二端还与mcu单元电连接，用于mcu单元检测电源芯片ic102的运行状态。所述电源芯片ic102的bst引脚(第7脚)通过电容c94与其sw引脚(第8脚)电连接，所述电源芯片ic102的sw引脚与电感l1的第一端电连接，所述电感l1的第一端通过电阻r2与电容c102的第一端电连接，所述电感l1的第二端通过电容c104接地，所述电容c96与电容c104并联。所述电感l1的第二端通过电容c95与电容c102的第一端电连接，所述电容c102的第二端通过电阻r104与电源芯片ic102的fb引脚(第5脚)电连接，所述电容c102的第二端通过电阻r98接地，所述电容c102的第二端还通过电阻r96与电感l1的第二端电连接，所述电容c105与电阻r96并联。所述电感l1的第二端输出+5v供电电压，所述电感l1的第二端与电感l2的第一端电连接，所述电感l2的第二端输出供电电压vdda。
47.为了在电源单元输出的+5v供电电压发生波动时使mcu单元重启，所述电源单元还包括复位芯片ic103、电阻r22、电阻r23、电阻r24和电容c20，所述复位芯片ic103可以采用ncv303lsn27t1g。所述复位芯片ic103的input引脚(第2脚)通过电阻r23与电感l1的第二端电连接，所述复位芯片ic103的input引脚还通过电阻r24与其reset_out引脚电连接；所述复位芯片ic103的reset_out引脚(第1脚)通过电阻r22与电感l1的第二端电连接，用于检测+5v供电电压；所述复位芯片ic103的reset_out引脚还与mcu单元电连接，用于控制mcu单元重启。所述复位芯片ic103的gnd引脚(第3脚)接地，所述复位芯片ic103的cd引脚(第5脚)通过电容c20接地。
48.如图7、图8和图9所示，所述mcu单元包括mcu芯片ic101及其附属电路，所述mcu芯片ic101可以采用fs32k116latomlft。
49.所述mcu芯片ic101的ptc3引脚(第16脚)与电源单元的电阻r15的第二端电连接；所述mcu芯片ic101的pta5引脚(第47脚)与电源单元的复位芯片ic103的reset_out引脚电连接；所述mcu芯片ic101的pta11引脚(第43脚)与电源单元的电阻r103的第二端电连接。
50.所述mcu芯片ic101的ptb1引脚(第25脚)与位置感应单元电连接，通过位置感应单元的位置芯片检测磁铁42的转动角度。
51.所述mcu芯片ic101的pte5引脚(第3脚)和pte4引脚(第4脚)与通信单元电连接，用于通过通信单元与ecu进行数据交互。
52.所述mcu芯片ic101的pta0引脚(第38脚)、pta1引脚(第37脚)、ptb0引脚(第26脚)、ptb2引脚(第24脚)、ptb3引脚(第23脚)、ptb4引脚(第15脚)、ptb13引脚(第32脚)、ptc14引脚(第22脚)、ptc15引脚(第21脚)、ptd2引脚(第34脚)、ptd3引脚(第33脚)ptd15引脚(第11脚)、ptd16引脚(第10脚)与电机驱动单元电连接，用于控制及检测电机驱动单元的工作状态。
53.如图10所示，所述位置感应单元用于通过位置芯片检测阀轴3的转动角度，包括位置芯片ic201、电阻r201、电阻r202、电阻r203、电容c201、电容c202、电容c203、电容c204和电容c205。所述位置芯片ic201的位置与磁铁42的位置相对应，用于感应磁铁42的两个磁极的位置，从而得到磁铁42的转动角度，所述位置芯片ic201可以采用mlx90365。
54.所述电阻r201、电容c204和电容c201构成电源滤波电路，用于对+5v供电电压进行滤波。所述电阻r201的第一端连接+5v供电电压，所述电阻r201的第一端还通过电容c204接地，所述电阻r201的第二端通过电容c201接地，所述电阻r201的第二端还与位置芯片ic201的vdd引脚(第1脚)电连接。所述位置芯片ic201的t0引脚(第2脚)、t1引脚(第3脚)、sck引脚(第4脚)、t2引脚(第6脚)和vss引脚(第8脚)均接地，所述位置芯片ic201的t3引脚(第7脚)通过电容c203接地。
55.所述电阻r202、电阻r203、电容c202和电容c205构成输出滤波电路，用于对位置芯片ic201的输出信号进行滤波。所述电阻r202的第一端与位置芯片ic201的out引脚(第5脚)电连接，所述电阻r202的第一端还通过电容c202接地，所述电阻r202的第二端与mcu单元的mcu芯片ic101的ptb1引脚电连接，所述电阻r202的第二端还通过电容c205接地，所述电阻r203与电容c205并联。
56.如图11所示，所述通信单元用于通过格式转换使mcu单元与ecu进行can报文交互，包括can通信芯片ic388e，电阻r11063、电阻r11064、电容c2320a、电容c2321a、电容c2463和tvs管z258。所述can通信芯片ic388e可以采用tja1050t；所述can通信芯片ic388e的vcc引脚(第3脚)和nc引脚(第5脚)连接+5v供电电压，所述can通信芯片ic388e的gnd引脚(第2脚)和s引脚(第8脚)接地。所述can通信芯片ic388e的txd引脚(第1脚)和rxd引脚(第4脚)分别与mcu单元的mcu芯片ic101的pte5引脚和pte4引脚电连接，用于与mcu芯片ic101进行信息交互。所述can通信芯片ic388e的canh引脚(第7脚)和canl引脚(第6脚)用于连接can通信网络，用于通过can通信网络与ecu进行数据交互。
57.所述can通信芯片ic388e的canh引脚通过电阻r11063与电容c2463的第一端电连接，所述can通信芯片ic388e的canl引脚通过电阻r11064与电容c2463的第一端电连接，所述电容c2463的第二端接地。所述can通信芯片ic388e的canh引脚通过电容c2320a接地，所述can通信芯片ic388e的canh引脚还与tvs管z258的第一脚电连接，所述can通信芯片
ic388e的canl引脚通过电容c2321a接地，所述can通信芯片ic388e的canl引脚还与tvs管z258的第二脚电连接，所述tvs管z258的第三脚接地。所述通信单元还可包括共模电感l27a，所述共模电感l27a的第二脚和第三脚与can通信芯片ic388e的canh引脚电连接，所述共模电感l27a的第一脚和第四脚与can通信芯片ic388e的canl引脚电连接。
58.如图12所示，所述电机驱动单元用于以h桥方式驱动直流电机2转动。所述电机驱动单元包括驱动芯片ic9300f、电阻r9310、电阻r9311和电容c9321；所述驱动芯片ic9300f可以采用drv8343s。所述驱动芯片ic9300f的vsdo引脚(第40脚)通过电阻r9311连接+5v供电电压，所述驱动芯片ic9300f的vsdo引脚还通过电阻r9310接地。所述驱动芯片ic9300f的vref引脚(第30脚)连接供电电压vdda；所述驱动芯片ic9300f的agnd引脚(第38脚)、pgnd引脚(第47脚)、tab引脚(第49脚)均接地。所述驱动芯片ic9300f的dvdd(第39脚)引脚输出供电电压dvdd3，所述驱动芯片ic9300f的vm引脚(第4脚)输出供电电压vm，所述驱动芯片ic9300f的vcp引脚(第3脚)输出供电电压vcp，所述驱动芯片ic9300f的vcp引脚还通过电容c9321与其vm引脚电连接。所述驱动芯片ic9300f的enable引脚(第36脚)、cal引脚(第37脚)、nfault引脚(第31脚)分别与mcu单元的mcu芯片ic101的ptd2引脚、ptd3引脚、ptb13引脚电连接。
59.如图13所示，所述驱动芯片ic9300f的sdi引脚(第33脚)、sdo引脚(第32脚)、sclk引脚(第34脚)、nscs引脚(第35脚)分别与mcu单元的mcu芯片ic101的ptb4引脚、ptd16引脚、ptd15引脚、ptb0引脚电连接。
60.如图14所示，所述电机驱动单元还包括电阻r9321、电阻r9322、电阻r9323、电阻r9324、电阻r9343、电阻r9344、二级管d3、三级管q2、场效应管q9300、场效应管q9301a、场效应管q9301b、场效应管q9302a、场效应管q9302b。所述驱动芯片ic9300f的inha引脚(第41脚)、inla引脚(第42脚)、inhb引脚(第43脚)、inlb引脚(第44脚)分别与mcu单元的mcu芯片ic101的ptb2引脚、ptb3引脚、ptc14引脚、ptc15引脚电连接。
61.所述场效应管q9300的源极连接外部供电电压vbat，所述场效应管q9300的源极还与二级管d3的负端电连接，所述二级管d3的正端与三级管q2的发射极电连接，所述三级管q2的基极通过电阻r9344接地。所述三级管q2的发射极与场效应管q9300的栅极电连接，所述场效应管q9300的栅极通过电阻r9343连接供电电压vcp，所述场效应管q9300的漏极连接供电电压vm。
62.所述场效应管q9300的漏极与驱动芯片ic9300f的vdrain引脚电连接，所述场效应管q9300的漏极还与场效应管q9301a的漏极电连接，所述场效应管q9301a的栅极通过电阻r9321与驱动芯片ic9300f的gha引脚(第6脚)电连接。所述场效应管q9301a的源极与驱动芯片ic9300f的sha引脚(第7脚)和dla引脚(第8脚)均电连接，所述驱动芯片ic9300f的dla引脚用于输出供电电压dcmh(即用于给直流电机2供电的高电平供电电压)。所述驱动芯片ic9300f的dla引脚与场效应管q9301b的漏极电连接，所述场效应管q9301b的栅极通过电阻r9322与驱动芯片ic9300f的gla引脚电连接，所述场效应管q9301b的源极与驱动芯片ic9300f的sla引脚(第10脚)电连接。
63.所述场效应管q9300的漏极还与场效应管q9302a的漏极电连接，所述场效应管q9302a的栅极通过电阻r9323与驱动芯片ic9300f的ghb引脚(第19脚)电连接。所述场效应管q9302a的源极与驱动芯片ic9300f的shb引脚(第18脚)和dlb引脚(第17脚)均电连接，所
述驱动芯片ic9300f的dlb引脚用于输出供电电压dcml(即用于给直流电机2供电的低电平供电电压)，通过供电电压dcmh和供电电压dcml之间的压差即可驱动直流电机2转动。所述驱动芯片ic9300f的dlb引脚与场效应管q9302b的漏极电连接，所述场效应管q9302b的栅极通过电阻r9324与驱动芯片ic9300f的glb引脚(第16脚)电连接，所述场效应管q9301b的源极与驱动芯片ic9300f的slb引脚(第15脚)电连接。
64.所述电机驱动单元还包括电阻r9320、电阻r9330、电阻r9331、电阻r9332、电阻r9334、电阻r9335、电阻r9336、电阻r9337、电容c9331、电容c9332。所述驱动芯片ic9300f的soa引脚(第29脚)通过电阻r9331与mcu单元的mcu芯片ic101的pta0引脚电连接，所述驱动芯片ic9300f的spa引脚(第11脚)通过电阻r9334与电阻r9320的第一端电连接。所述驱动芯片ic9300f的sna引脚(第12脚)通过电容c9331与其spa引脚电连接，所述驱动芯片ic9300f的sna引脚还通过电阻r9335与电阻r9320的第二端电连接。所述电阻r9320的第一端与场效应管q9301b的源极电连接，所述电阻r9320的第二端接地。
65.所述驱动芯片ic9300f的sob引脚(第28脚)通过电阻r9332与mcu单元的mcu芯片ic101的pta1引脚电连接，所述驱动芯片ic9300f的spb引脚(第14脚)通过电阻r9336与电阻r9330的第一端电连接。所述驱动芯片ic9300f的snb引脚(第13脚)通过电容c9332与其spb引脚电连接，所述驱动芯片ic9300f的snb引脚还通过电阻r9337与电阻r9330的第二端电连接。所述电阻r9330的第一端与场效应管q9302b的源极电连接，所述电阻r9330的第二端接地。
66.闭环控制模块6采用上述电路结构，可以接收ecu发出的控制电子节气门的开度(即气道11的开度)的can报文，并通过电机驱动单元控制直流电机2转动预定的圈数，从而使阀板32转动至预定的位置，对进气量进行调节，并能通过位置传感器采集阀轴3和阀板32的角度，以can报文向ecu反馈阀板32的角度位置信息。还可以将ecu的电子节气门故障检测功能集成至mcu单元，使闭环控制模块6实现电子节气门的诊断功能，在电子节气门出现故障时，向ecu反馈相应的故障代码，并且在出现预定的故障代码时关闭直流电机2的供电。
67.本实施例中，通过将闭环控制模块6集成到电子节气门内部，闭环控制模块6自带mcu单元和h桥硬件资源，使得电子节气门可以作为一个独立的系统进行工作，电子节气门通过接收ecu发出的can命令，能够自行完成对电子节气门开度的闭环控制，并能将电子节气门的开度通过can报文反馈给ecu；不需要额外的ecu硬件资源，从而解决了现有技术中ecu的h桥硬件资源不够的难题；且ecu只需要发送can命令即可，不需要对h桥硬件资源进行控制，能够节省ecu的开销。
68.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种电子节气门，其特征在于：包括节气门壳体，所述节气门壳体设置有进气道，所述进气道中穿设有阀轴，所述阀轴的轴线与进气道的轴线垂直，所述阀轴上设置有阀板，所述阀板的形状与进气道相适配；所述节气门壳体中设置有直流电机，所述直流电机的输出端通过传动结构与阀轴连接，用于带动阀轴转动，通过阀轴转动使阀板关闭或打开进气道，以及调节进气道的开度；所述节气门壳体上还设置有闭环控制模块，所述闭环控制模块包括mcu单元、电源单元、通信单元、电机驱动单元和位置感应单元，所述电源单元、通信单元、电机驱动单元和位置感应单元均与mcu单元电连接，所述电机驱动单元与直流电机电连接；所述通信单元用于mcu单元与ecu进行can报文交互，所述位置感应单元用于检测阀轴的转动角度，所述电机驱动单元用于电机驱动控制，将mcu单元的控制信号转化为驱动信号，以h桥方式驱动直流电机转动。2.根据权利要求1所述的一种电子节气门，其特征在于：所述传动结构包括电机齿轮、中间齿轮和阀轴齿轮，所述电机齿轮套设固定在直流电机的输出端，所述阀轴齿轮套设固定在阀轴上，所述中间齿轮分别与电机齿轮和阀轴齿轮啮合；所述中间齿轮的中心处穿设有转轴，所述转轴插设在节气门壳体上。3.根据权利要求2所述的一种电子节气门，其特征在于：所述中间齿轮包括同轴设置的大齿轮和小齿轮，所述大齿轮与电机齿轮啮合，所述小齿轮与阀轴齿轮啮合。4.根据权利要求3所述的一种电子节气门，其特征在于：所述阀轴齿轮上设置有扇形的突出部，所述突出部的外沿设置有齿结构，所述齿结构与小齿轮啮合；所述突出部的第一端的转动路径上设置有第一挡块，所述突出部的第二端的转动路径上设置有第二挡块。5.根据权利要求2所述的一种电子节气门，其特征在于：所述节气门壳体上设置有安装腔，所述直流电机和阀轴齿轮分别设置在安装腔的两端，所述中间齿轮设置在电机齿轮和阀轴齿轮之间；所述安装腔的开口位置处设置有盖板，所述闭环控制模块设置在盖板的内侧，所述阀轴齿轮临近盖板的一端设置有磁铁。6.根据权利要求5所述的一种电子节气门，其特征在于：所述位置感应单元包括位置芯片ic201、电阻r201、电阻r202、电阻r203、电容c201、电容c202、电容c203、电容c204和电容c205，所述位置芯片ic201的位置与磁铁的位置相对应，用于感应磁铁的转动角度；所述电阻r201的第一端连接电源单元提供的+5v供电电压，所述电阻r201的第一端还通过电容c204接地，所述电阻r201的第二端通过电容c201接地，所述电阻r201的第二端还与位置芯片ic201的vdd引脚电连接；所述位置芯片ic201的vss引脚、sck引脚、t0引脚、t1引脚和t2引脚均接地，所述位置芯片ic201的t3引脚通过电容c203接地；所述电阻r202的第一端与位置芯片ic201的out引脚电连接，所述电阻r202的第一端还通过电容c202接地，所述电阻r202的第二端与mcu单元电连接，所述电阻r202的第二端还通过电容c205接地，所述电阻r203与电容c205并联。7.根据权利要求1～6任一项所述的一种电子节气门，其特征在于：所述电源单元包括电阻r3、电阻r15、电阻r16、电容c24、电容c69、稳压二级管d1和二级管d2，所述二级管d2的正端连接外部供电电压vbat，所述二级管d2的正端还通过电容c69接地，所述二级管d2的负端与稳压二级管d1的负端电连接，所述稳压二级管d1的正端通过电阻r3接地，所述二级管d2的负端输出供电电压vpwr；所述电阻r15的第一端与二级管d2的负端电连接，所述电阻r15的第二端通过电阻r16接地，所述电容c24与电阻r16并联；所述电阻r15的第二端还与
mcu单元电连接；所述电源单元还包括电源芯片ic102、电阻r2、电阻r63、电阻r96、电阻r97、电阻r98、电阻r101、电阻r102、电阻r103、电阻r104、电容c94、电容c95、电容c96、电容c101、电容c102、电容c103、电容c104、电容c105、电容c106、电感l1、电感l2和稳压二极管z101；所述电源芯片ic102的vin引脚连接供电电压vpwr，所述电源芯片ic102的vin引脚还通过电容c101接地，所述电容c103与电容c101并联；所述电源芯片ic102的gnd引脚和tab引脚均接地，所述电源芯片ic102的en引脚通过电阻r101与其vin引脚电连接，所述电源芯片ic102的en引脚还通过电阻r102接地；所述电源芯片ic102的ron引脚通过电阻r97接地；所述电源芯片ic102的pgood引脚通过电容c106接地，所述电源芯片ic102的pgood引脚还与电阻r103的第一端电连接，所述电阻r103的第二端通过电阻r63连接+5v供电电压，所述电阻r103的第二端还与mcu单元电连接；所述电源芯片ic102的bst引脚通过电容c94与其sw引脚电连接，所述电源芯片ic102的sw引脚与电感l1的第一端电连接，所述电感l1的第一端通过电阻r2与电容c102的第一端电连接，所述电感l1的第二端通过电容c104接地，所述电容c96与电容c104并联；所述电感l1的第二端通过电容c95与电容c102的第一端电连接，所述电容c102的第二端通过电阻r104与电源芯片ic102的fb引脚电连接，所述电容c102的第二端通过电阻r98接地，所述电容c102的第二端还通过电阻r96与电感l1的第二端电连接，所述电容c105与电阻r96并联；所述电感l1的第二端输出+5v供电电压，所述电感l1的第二端与电感l2的第一端电连接，所述电感l2的第二端输出供电电压vdda。8.根据权利要求7所述的一种电子节气门，其特征在于：所述电源单元还包括复位芯片ic103、电阻r22、电阻r23、电阻r24和电容c20；所述复位芯片ic103的input引脚通过电阻r23与电感l1的第二端电连接，所述复位芯片ic103的input引脚还通过电阻r24与其reset_out引脚电连接；所述复位芯片ic103的reset_out引脚通过电阻r22与电感l1的第二端电连接，所述复位芯片ic103的reset_out引脚还与mcu单元电连接；所述复位芯片ic103的gnd引脚接地，所述复位芯片ic103的cd引脚通过电容c20接地。9.根据权利要求1～6任一项所述的一种电子节气门，其特征在于：所述通信单元包括can通信芯片ic388e，电阻r11063、电阻r11064、电容c2320a、电容c2321a、电容c2463和tvs管z258；所述can通信芯片ic388e的vcc引脚和nc引脚连接电源单元提供的+5v供电电压，所述can通信芯片ic388e的gnd引脚和s引脚接地；所述can通信芯片ic388e的txd引脚和rxd引脚与mcu单元电连接，所述can通信芯片ic388e的canh引脚和canl引脚用于连接can通信网络；所述can通信芯片ic388e的canh引脚通过电阻r11063与电容c2463的第一端电连接，所述can通信芯片ic388e的canl引脚通过电阻r11064与电容c2463的第一端电连接，所述电容c2463的第二端接地；所述can通信芯片ic388e的canh引脚通过电容c2320a接地，所述can通信芯片ic388e的canh引脚还与tvs管z258的第一脚电连接，所述can通信芯片ic388e的canl引脚通过电容c2321a接地，所述can通信芯片ic388e的canl引脚还与tvs管z258的第二脚电连接，所述tvs管z258的第三脚接地。10.根据权利要求1～6任一项所述的一种电子节气门，其特征在于：所述电机驱动单元包括驱动芯片ic9300f、电阻r9310、电阻r9311和电容c9321；所述驱动芯片ic9300f的vsdo引脚通过电阻r9311连接电源单元提供的+5v供电电压，所述驱动芯片ic9300f的vsdo引脚还通过电阻r9310接地；所述驱动芯片ic9300f的vref引脚连接电源单元提供的供电电压
vdda；所述驱动芯片ic9300f的agnd引脚、pgnd引脚、tab引脚均接地；所述驱动芯片ic9300f的dvdd引脚输出供电电压dvdd3，所述驱动芯片ic9300f的vm引脚输出供电电压vm，所述驱动芯片ic9300f的vcp引脚输出供电电压vcp，所述驱动芯片ic9300f的vcp引脚还通过电容c9321与其vm引脚电连接；所述驱动芯片ic9300f的enable引脚、cal引脚、nfault引脚、sdi引脚、sdo引脚、sclk引脚、nscs引脚、inha引脚、inla引脚、inhb引脚、inlb引脚均与mcu单元电连接；所述电机驱动单元还包括电阻r9321、电阻r9322、电阻r9323、电阻r9324、电阻r9343、电阻r9344、二级管d3、三级管q2、场效应管q9300、场效应管q9301a、场效应管q9301b、场效应管q9302a、场效应管q9302b；所述场效应管q9300的源极连接外部供电电压vbat，所述场效应管q9300的源极还与二级管d3的负端电连接，所述二级管d3的正端与三级管q2的发射极电连接，所述三级管q2的基极通过电阻r9344接地，所述三级管q2的发射极与场效应管q9300的栅极电连接，所述场效应管q9300的栅极通过电阻r9343连接供电电压vcp，所述场效应管q9300的漏极连接供电电压vm；所述场效应管q9300的漏极与驱动芯片ic9300f的vdrain引脚电连接，所述场效应管q9300的漏极还与场效应管q9301a的漏极电连接，所述场效应管q9301a的栅极通过电阻r9321与驱动芯片ic9300f的gha引脚电连接，所述场效应管q9301a的源极与驱动芯片ic9300f的sha引脚和dla引脚均电连接，所述驱动芯片ic9300f的dla引脚用于输出供电电压dcmh；所述驱动芯片ic9300f的dla引脚与场效应管q9301b的漏极电连接，所述场效应管q9301b的栅极通过电阻r9322与驱动芯片ic9300f的gla引脚电连接，所述场效应管q9301b的源极与驱动芯片ic9300f的sla引脚电连接；所述场效应管q9300的漏极还与场效应管q9302a的漏极电连接，所述场效应管q9302a的栅极通过电阻r9323与驱动芯片ic9300f的ghb引脚电连接，所述场效应管q9302a的源极与驱动芯片ic9300f的shb引脚和dlb引脚均电连接，所述驱动芯片ic9300f的dlb引脚用于输出供电电压dcml；所述驱动芯片ic9300f的dlb引脚与场效应管q9302b的漏极电连接，所述场效应管q9302b的栅极通过电阻r9324与驱动芯片ic9300f的glb引脚电连接，所述场效应管q9301b的源极与驱动芯片ic9300f的slb引脚电连接；所述电机驱动单元还包括电阻r9320、电阻r9330、电阻r9331、电阻r9332、电阻r9334、电阻r9335、电阻r9336、电阻r9337、电容c9331、电容c9332；所述驱动芯片ic9300f的soa引脚通过电阻r9331与mcu单元电连接，所述驱动芯片ic9300f的spa引脚通过电阻r9334与电阻r9320的第一端电连接，所述驱动芯片ic9300f的sna引脚通过电容c9331与其spa引脚电连接，所述驱动芯片ic9300f的sna引脚还通过电阻r9335与电阻r9320的第二端电连接；所述电阻r9320的第一端与场效应管q9301b的源极电连接，所述电阻r9320的第二端接地；所述驱动芯片ic9300f的sob引脚通过电阻r9332与mcu单元电连接，所述驱动芯片ic9300f的spb引脚通过电阻r9336与电阻r9330的第一端电连接，所述驱动芯片ic9300f的snb引脚通过电容c9332与其spb引脚电连接，所述驱动芯片ic9300f的snb引脚还通过电阻r9337与电阻r9330的第二端电连接；所述电阻r9330的第一端与场效应管q9302b的源极电连接，所述电阻r9330的第二端接地。

技术总结
本实用新型涉及一种电子节气门，包括节气门壳体，所述节气门壳体设置有进气道，所述进气道中穿设有阀轴，所述阀轴上设置有阀板；所述节气门壳体中设置有直流电机，所述直流电机的输出端通过传动结构与阀轴连接；所述节气门壳体上还设置有闭环控制模块，所述闭环控制模块包括MCU单元、电源单元、通信单元、电机驱动单元和位置感应单元。本实用新型中，通过将闭环控制模块集成到电子节气门内部，使得电子节气门可以作为一个独立的系统进行工作，能够自行完成对电子节气门开度的闭环控制，不需要额外的ECU硬件资源，从而解决了现有技术中ECU的H桥硬件资源不够的难题。H桥硬件资源不够的难题。H桥硬件资源不够的难题。


技术研发人员：刘天俊 邵涛涛 张峰华 汤伟 李冰 周刚 吴浪
受保护的技术使用者：联合汽车电子（重庆）有限公司
技术研发日：2023.01.31
技术公布日：2023/6/28