汽车发动机转速信号模拟器设计

汽车发动机转速信号模拟器设计

汽车发动机转速信号模拟器设计

介绍一种简单、便携、多功能的发动机转速信号模拟器，采用PWM信号逼近的方法生
成幅值随发动机转速变化的磁电信号，采用输出比较的方式输出霍尔信号。该模拟器可
以方便地设定发动机参数和实时在线修改发动机转速，并能够实时显示。实验结果表明
，该模拟器具有信号精度高、发动机转速范围大的特点。

随着发动机电控系统的结构和控制策略日趋复杂，电控系统的研发工作难度以及实验工
作量大大增加，成本也大幅度提高。V型开发模式已经成为发动机ECU(Electronic
Control
Unit，电子控制单元)开发流程的主流，其中的硬件在环仿真中，为了配合ECU软件的开
发，需要模拟发动机的转速信号来验证软件算法的正确性。

目前已经有很多研发人员已经做了这方面的研究。例如，清华大学的章健勇开发的发动
机转速模拟器系统利用数字端口实现了大转速范围内发动机转速霍尔信号的模拟；北京
理工大学的王宇明设计的便携式发动机工况信号模拟器，能够比较真实地模拟发动机传
感器信号的类型、形态，基于模型的信号产生方法能够较好地反映发动机工况变化中传
感器的内在关系，并且提出了把霍尔信号通过硬件逐步转化成为磁电信号的方法；北京
城建设计研究总院的赵华伟设计的转速模拟器采用硬件方式产生频率方波信号和电流信
号的方法，不仅能够提供发动机所需的方波信号，而且频率调节精度高，能够实现电流
的输出。

这些模拟器尚不能模拟得到理想的磁电信号，并且对发动机参数变化的适应性很差。本
文提出一种生成标准磁电正弦信号的方法，并在此基础上设计了一款便携、灵活的发动
机转速信号模拟系统。磁电正弦信号可以通过硬件转化和软件逼近两种方法得到，实验
证明前者得到的磁电信号精度不高，与真实磁电信号差异较大，所以本文采用软件逼近
的方法。软件分段逼近分为DA分段逼近和PWM分段逼近。DA分段逼近