一种发动机起动初始啮合浪涌电压的模拟方法与流程

本发明属于柴油发动机电控系统技术领域，尤其是涉及一种发动机起动初始啮合浪涌电压的模拟方法。

背景技术：

发动机的稳态工作电压一般为16V—32V，在柴油机起动过程中，由于起动马达、突加载荷，会出现短时的浪涌电压，即电源电压会突然下降至6V左右，然后在短时间内又恢复正常。为避免因浪涌电压的影响而导致发动机起动失败，需要在测试环境下模拟起动浪涌电压，来对电控系统设计电路进行充分的试验验证，以确保电路设计的合理性及有效性。

目前，试验室多采用范围可调的稳压电源，通过手动调节来模拟电源电压的突增、突减。人工调节的变化速率，与实际环境下的浪涌电压相比，差别较大，且一致性较差，无法满足实际试验验证需求。

这就需要一个可操作性强、易实现的柴油机起动浪涌电压的模拟方法，来满足电控系统设计电路的试验过程的测试需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机起动初始啮合浪涌电压的模拟方法，以充分验证电控系统在发动机起动过程中的运行情况。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发动机起动初始啮合浪涌电压的模拟方法，包括以下步骤：

1)明确发动机起动初始啮合浪涌电压变化要求，确定各相关参数；

2)以dSPACE柴油机硬件在环测试系统为平台，在Matlab Simulink环境下，设计电源模型；

3)按照电压变化要求，设置电源模型的各变量的参数值或参数范围；

4)在dSPACE测试系统的集成环境下设置电源模型的参数，并编译、下载；

5)在dSPACE测试系统下，通过输入起动开关信号，实现初始啮合浪涌电压的模拟输出，并适当调整电源模型的参数值以满足实际需求。

进一步的，步骤1)所述发动机起动初始啮合浪涌电压变化参数包括稳态电压值、初始啮合浪涌电压值、初始啮合浪涌电压持续时间、起动电压最小值、起动持续时间。

进一步的，步骤2)中的电源模型包括：

起动开关采集模块，用于对dSPACE测试系统输出的起动开关信号进行检测，并将检测到的开关信号值传输至所述状态变化逻辑模块；

稳态电压信号模块，用于使dSPACE测试系统输出稳态电压信号，并将该稳态电压信号传输至所述状态变化逻辑模块；

上升速率控制模块，用于通过设置时钟节拍，使电压按照一定的增长规律，实现短时间内的快速上升，并将变化电压信号输出到状态变化逻辑模块；

状态变化逻辑模块，实现以下逻辑：(1)当接收到所述起动开关采集模块发出的起动开关闭合信号时，输出电压下降至初始啮合浪涌电压值；(2)在初始啮合浪涌电压持续时间内，输出电压按照特一定规律上升至起动电压最小值，并在起动时间内保持；(3)起动后，在起动持续时间内，输出电压按照一定规律上升至稳态值并保持稳定；(4)正常状态下，输出电压保持稳态值。

进一步的，所述起动开关采集模块包括手动输入开关控制信号,经过布尔函数的作用,由dSPACE数字信号输出块输出起动开关信号。

进一步的，所述稳态电压信号模块包括电压输出模块和电流输出模块，其中，所述电压输出模块包括输入电压使能信号和稳态电压控制信号，依次经过开关选择函数、增益函数的作用，由dSPACE电源电压信号输出块输出稳态电压信号；所述电流输出模块包括输入电流使能信号和限值电流控制信号，依次经过开关选择函数、增益函数的作用，由dSPACE电源电流信号输出块输出限值电流。

进一步的，所述上升速率控制模块包括以预设的时钟节拍为基准，依次经过指数函数、幅值限定函数、增益函数、延迟函数的作用，实现预期的上升速率控制。

进一步的，步骤5)所述dSPACE测试系统是通过ControlDesk软件，将Matlab电源模型与测试系统硬件相连接，实现由测试系统提供起动开关信号，并向电控系统输出初始啮合浪涌电压。

相比于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)模型结构简单、易实现；

(2)能够模拟真实环境下的发动机起动浪涌电压，适用于早期设计阶段的测试验证；

(3)具有可扩展性，通过修改模型及相应的参数，能够实现不同载荷下对浪涌电压幅值、变化速率的不同要求。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的起动浪涌电压波形图；

图2为本发明实施例所述的起动浪涌电源模型；

图3为本发明实施例所述的起动开关采集模块；

图4为本发明实施例所述的稳态电压信号模块；

图5为本发明实施例所述的上升速率控制模块；

图6为本发明实施例所述的发动机起动初始啮合浪涌电压示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种发动机起动初始啮合浪涌电压的模拟方法，包括以下步骤：

1)确定发动机起动初始啮合浪涌电压的各相关参数，如图1所示，例如本实施例的参数包括稳态电压为24V、初始啮合浪涌电压为6V、初始啮合浪涌电压持续时间为1s、起动电压值为16V、起动持续时间为5s；

2)以dSPACE测试系统为运行平台，在Matlab Simulink环境下，如图2所示，设计电源模型的各个模块：起动开关采集模块、稳态电压信号模块、状态变化逻辑模块、上升速率控制模块，

所述起动开关采集模块，用于对dSPACE测试系统输出的起动开关信号进行检测，并将检测到的开关信号值传输至所述状态变化逻辑模块；所述起动开关采集模块包括开关控制信号、布尔函数、dSPACE数字信号输出块，如图3所示；

所述稳态电压信号模块，用于使dSPACE测试系统输出稳态电压信号，并将该稳态电压信号传输至所述状态变化逻辑模块；所述稳态电压信号模块包括电压输出模块和电流输出模块，所述电压输出模块包括电压使能信号、稳态电压控制信号、开关选择函数、增益函数、dSPACE电源电压信号输出块；所述电流输出模块包括电流使能信号、限值电流控制信号、开关选择函数、增益函数、dSPACE电源电流信号输出块；如图4所示，稳态电压信号模块通过Switcn函数和比例函数等模拟；

所述上升速率控制模块，用于通过设置时钟节拍，使电压按照特定的增长规律，实现短时间内的快速上升；包括时钟节拍、指数函数、幅值限定函数、增益函数、延迟函数；如图5所示，通过Clock时钟函数、Delay延迟函数、Saturation函数等模拟；

所述状态变化逻辑模块实现以下逻辑：(1)当检测到起动开关闭合时，电压下降至初始啮合浪涌电压值；(2)在初始啮合浪涌电压持续时间内，电压按照特定规律上升至起动电压最小值，并在起动时间内保持；(3)起动后，电压按照特定规律上升至稳态值并保持稳定；(4)正常状态下，电压保持稳态值。

3)按照如图1所示的发动机起动初始啮合浪涌电压的电压变化要求，设置步骤2)中各个函数的参数，包括时钟参数、布尔函数参数、增长函数参数、比例参数、延迟函数参数，以及状态变化逻辑模块的相关逻辑参数等；

4)在dSPACE测试系统的集成环境下，设置dSPACE开关信号输出参数、dSPACE电源电压信号输出参数、dSPACE限值电流信号输出参数，将电源模型编译通过后下载至dSPACE测试系统；

5)在dSPACE测试系统下，使用ControlDesk软件，将Matlab电源模型与测试系统硬件相连接，通过输入起动开关信号，实现初始啮合浪涌电压的模拟输出，如图6所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。