基于NI CompactRIO混合動(dòng)力轎車(chē)整車(chē)標定系統的開(kāi)發(fā)

　　混合動(dòng)力汽車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò )由4個(gè)控制單元組成，其中包括整車(chē)控制器(VCU—Vehicle Control Unit)、發(fā)動(dòng)機管理系統(EMS—Engine Manage System)、電機控制器(MCU—Motor Control Unit)、信息狀態(tài)顯示控制器(DPLY)，所有這些控制系統通過(guò)CAN總線(xiàn)進(jìn)行通信。在對整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行設計時(shí)，預留了一個(gè)節點(diǎn)用于開(kāi)發(fā)階段的整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò )監控，標定系統也是通過(guò)該節點(diǎn)連接至CAN網(wǎng)絡(luò )，從而與整車(chē)控制器VCU建立連接的。主控PC機為標定系統的最上層，可以在線(xiàn)監控整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò )數據，并對整車(chē)控制器標定參數進(jìn)行在線(xiàn)修改，從而對系統進(jìn)行統一控制管理。CAN通信模塊采用NI 9853兩通道高速CAN采集模塊采集整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò )信號，分辨率達25ns，支持11位和29位任意ID，該方案具有高集成度的特點(diǎn)，節省了設備投入，并使標定人員的工作環(huán)境得到了簡(jiǎn)化。

　　系統軟件設計

　　混合動(dòng)力汽車(chē)整車(chē)標定系統的軟件設計充分考慮了CompactRIO系統的硬件特性，軟件編程主要包括底層FPGA程序、RT程序以及上位機Host程序三個(gè)部分。

　　底層FPGA程序實(shí)現各個(gè)板卡的數據采集、各個(gè)IO通道的校正系數的傳遞，數據與RT的DMA傳輸等。RT程序負責與底層FPGA通信，RT系統的指示燈閃爍、用戶(hù)開(kāi)關(guān)的控制，與上位機Host的TCP/IP網(wǎng)絡(luò )通信、FTP數據傳輸以及測試數據的標定、解釋以及記錄等功能。上位機Host程序負責配置整體測試系統通道，與RT通信，并可實(shí)時(shí)監控采集板卡的特定通道，查看RT上保存的數據等。

　　整個(gè)軟件支持不同的采樣率，支持CAN幀的記錄與轉換，以及TDMS文件格式的存儲，控制器的數據記錄通過(guò)前面板指示燈閃爍顯示，并可通過(guò)前面板自定義開(kāi)關(guān)暫停數據記錄。系統已經(jīng)擴展U盤(pán)，數據會(huì )自動(dòng)存儲在U盤(pán)中，下電后只需將U盤(pán)中的數據復制到上位機即可。

　　在用Labview圖形化語(yǔ)言開(kāi)發(fā)完運行在FPGA目標上的程序之后，對該程序進(jìn)行編譯，并將編譯后的文件下載到FPGA芯片上。RT程序可通過(guò)Labview Real-Time Application工具下載到NI CompactRIO實(shí)時(shí)系統中，這樣系統只要一上電，RT程序就會(huì )自動(dòng)運行。

　　根據標定系統的基本功能將上位機軟件分為以下幾個(gè)模塊：CAN通信控制模塊、整車(chē)控制器標定模塊、CAN網(wǎng)絡(luò )數據監測模塊。CAN通信配置模塊的主要作用是配置CAN通道的相關(guān)信息，從而驅動(dòng)NI 9853CAN卡，進(jìn)行CAN數據的收發(fā);標定的大部分工作都是在整車(chē)控制器標定模塊下完成的，該模塊要執行的任務(wù)總體來(lái)說(shuō)有兩個(gè)：讀RAM區域數據，并在PC上顯示、以及下載數據到RAM區域。圖2所示為標定界面，標定過(guò)程中的各項指令均以控件的形式顯示在前面板，用戶(hù)在點(diǎn)擊某項指令時(shí)，該模塊應能夠接收用戶(hù)的標定指令并起動(dòng)管理相應線(xiàn)程。CAN網(wǎng)絡(luò )數據監測模塊的主要作用是將CAN卡獲得的整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò )消息進(jìn)行處理，最后顯示在監測界面上。從CAN卡獲得的CAN消息仍然是數據幀的形式，為了給測試人員提供友好的界面，需要在十進(jìn)制數據和控制器中所采用的二進(jìn)制數據之間進(jìn)行轉換，同時(shí)在應用程序中需要根據各控制器發(fā)送的CAN消息的ID號進(jìn)行相應的數據解析，并以盡量直觀(guān)的方式顯示在前面板上，使研發(fā)人員能實(shí)時(shí)了解整車(chē)、發(fā)動(dòng)機和電機的工作狀況?！　?/p>

 

　　結論

　　汽車(chē)在行駛過(guò)程中存在著(zhù)多個(gè)干擾源，例如電機電刷引起的火花放電、某些電路中的脈沖開(kāi)關(guān)接觸所產(chǎn)生的電磁信號、各種電氣設備運行時(shí)發(fā)出的干擾等等。這些噪聲對被測信號以及測試設備存在著(zhù)嚴重的干擾，會(huì )導致很大的數據采集誤差。因此采集設備的抗干擾能力就顯得尤為重要。通過(guò)長(cháng)時(shí)間的實(shí)車(chē)道路試驗，該設備的抗干擾措施可以消除行車(chē)過(guò)程中各種干擾對系統的影響，確保準確可靠地采集整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò )數據，并對整車(chē)控制器參數進(jìn)行在線(xiàn)標定。其實(shí)時(shí)性、可靠性得到了驗證，完全滿(mǎn)足混合動(dòng)力汽車(chē)整車(chē)標定試驗要求，對于混合動(dòng)力汽車(chē)的控制策略調試起了非常重要的作用。