應(yīng)用領(lǐng)域：自動化測試
挑戰(zhàn)：針對混合動力汽車的特性，開發(fā)了基于NI CompactRIO的混合動力汽車整車標(biāo)定系統(tǒng)，在臺架及整車調(diào)試階段，可以利用該系統(tǒng)對整車控制器內(nèi)部的標(biāo)定參數(shù)變量進(jìn)行在線修改，以達(dá)到優(yōu)化整車各項性能的目的。
應(yīng)用方案：使用NI公司的CompactRIO實時控制器、Labview Real-Time、Labview FPGA、Labview RIO和Labview Real-Time Application工具來開發(fā)該自動化測試系統(tǒng)。
使用的產(chǎn)品：
Labview 8.5 軟件開發(fā)平臺
Labview Real-Time模塊
Labview FPGA模塊
Labview RIO模塊
NI CompactRIO-9014 帶128MB
DRAM的實時控制器
NI CompactRIO-9104 8槽可再配置
嵌入式機(jī)箱
NI 9853 2-Port High-Speed CAN Module
介紹
混合動力汽車融合了傳統(tǒng)車和電動汽車的優(yōu)勢，其做為較成熟的新能源力量，已經(jīng)得到廣泛的發(fā)展。其整車控制器(VCU)用于實現(xiàn)整車能量管理和動力系統(tǒng)控制，是混合動力車的控制中樞。VCU中的控制參數(shù)是實現(xiàn)混合動力車性能的關(guān)鍵因素之一，必須進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化和標(biāo)定工作。
車用電控單元標(biāo)定是一個十分復(fù)雜的過程，一方面是由于被控系統(tǒng)工作狀況的復(fù)雜性;另一方面是許多控制參數(shù)之間存在著影響。電控單元的運行參數(shù)和控制參數(shù)的優(yōu)化需要使用專門的工具進(jìn)行分析和修改，于是誕生了電控單元的標(biāo)定系統(tǒng)。標(biāo)定系統(tǒng)的選用關(guān)系到標(biāo)定質(zhì)量、標(biāo)定時間和標(biāo)定成本。因此選用一個完善、適用的電控單元標(biāo)定系統(tǒng)是電控系統(tǒng)開發(fā)成功的關(guān)鍵因素之一。綜合以上因素，最終選擇了NI CompactRIO系統(tǒng)，在此平臺之上開發(fā)混合動力汽車整車標(biāo)定系統(tǒng)，其小巧的外形可放置在車廂任何空余位置而不影響整車空間;堅固的設(shè)計使得在汽車行駛工況比較惡劣的情況下依然可以穩(wěn)定的運行;抗干擾措施可以消除行車過程中各種干擾對系統(tǒng)的影響;Labview圖形化編程語言將工程師從復(fù)雜的編程工作中解放出來，大大縮短了開發(fā)周期;內(nèi)置信號調(diào)理的可熱插播I/O模塊使得系統(tǒng)的開放性和靈活性增強(qiáng)，并且工程師可以訪問到底層的硬件資源。
混合動力汽車設(shè)計方案
本文所研究的單軸并聯(lián)式混合動力方案是一種前置前驅(qū)的中度混合形
。經(jīng)過大量的方案選型和設(shè)計，集成發(fā)動機(jī)、ISG電機(jī)、超級電容和雙離合器等部件。將盤式一體化ISG電機(jī)直接安裝在內(nèi)燃機(jī)曲軸輸出端，電機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)動機(jī)曲軸直接連接，定子固定在發(fā)動機(jī)機(jī)體上，電機(jī)取代了飛輪以及原有的起動機(jī)和發(fā)電機(jī)。
本方案混合動力系統(tǒng)的動力以內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動為主，電機(jī)輔助驅(qū)動。內(nèi)燃機(jī)動力輸出動態(tài)響應(yīng)慢、扭矩輸出控制精度差，而電機(jī)瞬間動力驅(qū)動響應(yīng)快，扭矩輸出控制精度高，能量回收效率高，因此利用電機(jī)工作特點對發(fā)動機(jī)工況進(jìn)行優(yōu)，制訂了怠速停機(jī)、快速起動、減速斷油、加速助力、電機(jī)常發(fā)電和減速制動能量回收等混合動力控制策略。
NI CompactRIO系統(tǒng)的優(yōu)勢
NI CompactRIO是一種小巧而堅固的工業(yè)化控制和采集系統(tǒng)，采用可重新配置I/O (reconfigurable I/O，縮寫為RIO) 和FPGA技術(shù)實現(xiàn)超高性能和可自定義功能。其包含一個實時控制器與可重新配置的FPGA芯片，適用于可靠的獨立嵌入式或分布式應(yīng)用系統(tǒng);還包含熱插拔工業(yè)I/O模塊，內(nèi)置可直接和傳感器/調(diào)節(jié)器連接的信號調(diào)理。這種設(shè)計使得低成本的構(gòu)架具有開放性，用戶可以訪問到底層的硬件資源。
FPGA(Field Programmable Gate Array)，是PAL、GAL、PLD等可編程器件進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物，其邏輯功能由內(nèi)部規(guī)則排列的邏輯單元陣列完成。邏輯單元陣列內(nèi)部包括可配置邏輯模塊、輸入輸出模塊和內(nèi)部連線三個部分。工程師可通過軟件編程實現(xiàn)FPGA內(nèi)部的邏輯模塊和I/O模塊的重新配置，以實現(xiàn)自定義的邏輯。
FPGA技術(shù)有很多優(yōu)勢，包括自定義I/O硬件定時和同步、高度可靠性、數(shù)字信號處理和分析等。這些優(yōu)勢為快速增長的汽車電子測試技術(shù)提供了靈活的低成本解決方案。FPGA可以直接連接到數(shù)字和模擬I/O，并可對各通道定義不同的采樣率和觸發(fā)。應(yīng)用FPGA技術(shù)，可對任何傳感器信號進(jìn)行高級信號處理和分析。在很多信號處理系統(tǒng)中，底層的信號預(yù)處理算法要處理大量的數(shù)據(jù)，對處理速度要求很高，但算法相對簡單，可用FPGA進(jìn)行編程實現(xiàn)。此外，可很方便的在FPGA上實現(xiàn)對所采集的信號作數(shù)字濾波運算、快速傅立葉變換、加窗等多種信號處理和分析。
