一種發動機起動初始嚙合浪涌電壓的模擬方法與流程

本發明屬于柴油發動機電控系統技術領域，尤其是涉及一種發動機起動初始嚙合浪涌電壓的模擬方法。

背景技術：

發動機的穩態工作電壓一般為16V—32V，在柴油機起動過程中，由于起動馬達、突加載荷，會出現短時的浪涌電壓，即電源電壓會突然下降至6V左右，然后在短時間內又恢復正常。為避免因浪涌電壓的影響而導致發動機起動失敗，需要在測試環境下模擬起動浪涌電壓，來對電控系統設計電路進行充分的試驗驗證，以確保電路設計的合理性及有效性。

目前，試驗室多采用范圍可調的穩壓電源，通過手動調節來模擬電源電壓的突增、突減。人工調節的變化速率，與實際環境下的浪涌電壓相比，差別較大，且一致性較差，無法滿足實際試驗驗證需求。

這就需要一個可操作性強、易實現的柴油機起動浪涌電壓的模擬方法，來滿足電控系統設計電路的試驗過程的測試需求。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明旨在提出一種發動機起動初始嚙合浪涌電壓的模擬方法，以充分驗證電控系統在發動機起動過程中的運行情況。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種發動機起動初始嚙合浪涌電壓的模擬方法，包括以下步驟：

1)明確發動機起動初始嚙合浪涌電壓變化要求，確定各相關參數；

2)以dSPACE柴油機硬件在環測試系統為平臺，在Matlab Simulink環境下，設計電源模型；

3)按照電壓變化要求，設置電源模型的各變量的參數值或參數范圍；

4)在dSPACE測試系統的集成環境下設置電源模型的參數，并編譯、下載；

5)在dSPACE測試系統下，通過輸入起動開關信號，實現初始嚙合浪涌電壓的模擬輸出，并適當調整電源模型的參數值以滿足實際需求。

進一步的，步驟1)所述發動機起動初始嚙合浪涌電壓變化參數包括穩態電壓值、初始嚙合浪涌電壓值、初始嚙合浪涌電壓持續時間、起動電壓最小值、起動持續時間。

進一步的，步驟2)中的電源模型包括：

起動開關采集模塊，用于對dSPACE測試系統輸出的起動開關信號進行檢測，并將檢測到的開關信號值傳輸至所述狀態變化邏輯模塊；

穩態電壓信號模塊，用于使dSPACE測試系統輸出穩態電壓信號，并將該穩態電壓信號傳輸至所述狀態變化邏輯模塊；

上升速率控制模塊，用于通過設置時鐘節拍，使電壓按照一定的增長規律，實現短時間內的快速上升，并將變化電壓信號輸出到狀態變化邏輯模塊；

狀態變化邏輯模塊，實現以下邏輯：(1)當接收到所述起動開關采集模塊發出的起動開關閉合信號時，輸出電壓下降至初始嚙合浪涌電壓值；(2)在初始嚙合浪涌電壓持續時間內，輸出電壓按照特一定規律上升至起動電壓最小值，并在起動時間內保持；(3)起動后，在起動持續時間內，輸出電壓按照一定規律上升至穩態值并保持穩定；(4)正常狀態下，輸出電壓保持穩態值。

進一步的，所述起動開關采集模塊包括手動輸入開關控制信號,經過布爾函數的作用,由dSPACE數字信號輸出塊輸出起動開關信號。

進一步的，所述穩態電壓信號模塊包括電壓輸出模塊和電流輸出模塊，其中，所述電壓輸出模塊包括輸入電壓使能信號和穩態電壓控制信號，依次經過開關選擇函數、增益函數的作用，由dSPACE電源電壓信號輸出塊輸出穩態電壓信號；所述電流輸出模塊包括輸入電流使能信號和限值電流控制信號，依次經過開關選擇函數、增益函數的作用，由dSPACE電源電流信號輸出塊輸出限值電流。

進一步的，所述上升速率控制模塊包括以預設的時鐘節拍為基準，依次經過指數函數、幅值限定函數、增益函數、延遲函數的作用，實現預期的上升速率控制。

進一步的，步驟5)所述dSPACE測試系統是通過ControlDesk軟件，將Matlab電源模型與測試系統硬件相連接，實現由測試系統提供起動開關信號，并向電控系統輸出初始嚙合浪涌電壓。

相比于現有技術，本發明具有以下優勢：

(1)模型結構簡單、易實現；

(2)能夠模擬真實環境下的發動機起動浪涌電壓，適用于早期設計階段的測試驗證；

(3)具有可擴展性，通過修改模型及相應的參數，能夠實現不同載荷下對浪涌電壓幅值、變化速率的不同要求。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明實施例所述的起動浪涌電壓波形圖；

圖2為本發明實施例所述的起動浪涌電源模型；

圖3為本發明實施例所述的起動開關采集模塊；

圖4為本發明實施例所述的穩態電壓信號模塊；

圖5為本發明實施例所述的上升速率控制模塊；

圖6為本發明實施例所述的發動機起動初始嚙合浪涌電壓示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

一種發動機起動初始嚙合浪涌電壓的模擬方法，包括以下步驟：

1)確定發動機起動初始嚙合浪涌電壓的各相關參數，如圖1所示，例如本實施例的參數包括穩態電壓為24V、初始嚙合浪涌電壓為6V、初始嚙合浪涌電壓持續時間為1s、起動電壓值為16V、起動持續時間為5s；

2)以dSPACE測試系統為運行平臺，在Matlab Simulink環境下，如圖2所示，設計電源模型的各個模塊：起動開關采集模塊、穩態電壓信號模塊、狀態變化邏輯模塊、上升速率控制模塊，

所述起動開關采集模塊，用于對dSPACE測試系統輸出的起動開關信號進行檢測，并將檢測到的開關信號值傳輸至所述狀態變化邏輯模塊；所述起動開關采集模塊包括開關控制信號、布爾函數、dSPACE數字信號輸出塊，如圖3所示；

所述穩態電壓信號模塊，用于使dSPACE測試系統輸出穩態電壓信號，并將該穩態電壓信號傳輸至所述狀態變化邏輯模塊；所述穩態電壓信號模塊包括電壓輸出模塊和電流輸出模塊，所述電壓輸出模塊包括電壓使能信號、穩態電壓控制信號、開關選擇函數、增益函數、dSPACE電源電壓信號輸出塊；所述電流輸出模塊包括電流使能信號、限值電流控制信號、開關選擇函數、增益函數、dSPACE電源電流信號輸出塊；如圖4所示，穩態電壓信號模塊通過Switcn函數和比例函數等模擬；

所述上升速率控制模塊，用于通過設置時鐘節拍，使電壓按照特定的增長規律，實現短時間內的快速上升；包括時鐘節拍、指數函數、幅值限定函數、增益函數、延遲函數；如圖5所示，通過Clock時鐘函數、Delay延遲函數、Saturation函數等模擬；

所述狀態變化邏輯模塊實現以下邏輯：(1)當檢測到起動開關閉合時，電壓下降至初始嚙合浪涌電壓值；(2)在初始嚙合浪涌電壓持續時間內，電壓按照特定規律上升至起動電壓最小值，并在起動時間內保持；(3)起動后，電壓按照特定規律上升至穩態值并保持穩定；(4)正常狀態下，電壓保持穩態值。

3)按照如圖1所示的發動機起動初始嚙合浪涌電壓的電壓變化要求，設置步驟2)中各個函數的參數，包括時鐘參數、布爾函數參數、增長函數參數、比例參數、延遲函數參數，以及狀態變化邏輯模塊的相關邏輯參數等；

4)在dSPACE測試系統的集成環境下，設置dSPACE開關信號輸出參數、dSPACE電源電壓信號輸出參數、dSPACE限值電流信號輸出參數，將電源模型編譯通過后下載至dSPACE測試系統；

5)在dSPACE測試系統下，使用ControlDesk軟件，將Matlab電源模型與測試系統硬件相連接，通過輸入起動開關信號，實現初始嚙合浪涌電壓的模擬輸出，如圖6所示。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。