基于NI CompactRIO混合動力轎車整車標定系統(tǒng)的開發(fā)

　　混合動力汽車CAN網(wǎng)絡由4個控制單元組成，其中包括整車控制器(VCU—Vehicle Control Unit)、發(fā)動機管理系統(tǒng)(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(tǒng)通過CAN總線進行通信。在對整車CAN網(wǎng)絡進行設計時，預留了一個節(jié)點用于開發(fā)階段的整車CAN網(wǎng)絡監(jiān)控，標定系統(tǒng)也是通過該節(jié)點連接至CAN網(wǎng)絡，從而與整車控制器VCU建立連接的。主控PC機為標定系統(tǒng)的最上層，可以在線監(jiān)控整車CAN網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，并對整車控制器標定參數(shù)進行在線修改，從而對系統(tǒng)進行統(tǒng)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CAN網(wǎng)絡信號，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，節(jié)省了設備投入，并使標定人員的工作環(huán)境得到了簡化。

　　系統(tǒng)軟件設計

　　混合動力汽車整車標定系統(tǒng)的軟件設計充分考慮了CompactRIO系統(tǒng)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程序三個部分。

　　底層FPGA程序?qū)崿F(xiàn)各個板卡的數(shù)據(jù)采集、各個IO通道的校正系數(shù)的傳遞，數(shù)據(jù)與RT的DMA傳輸?shù)?。RT程序負責與底層FPGA通信，RT系統(tǒng)的指示燈閃爍、用戶開關的控制，與上位機Host的TCP/IP網(wǎng)絡通信、FTP數(shù)據(jù)傳輸以及測試數(shù)據(jù)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(tǒng)通道，與RT通信，并可實時監(jiān)控采集板卡的特定通道，查看RT上保存的數(shù)據(jù)等。

　　整個軟件支持不同的采樣率，支持CAN幀的記錄與轉(zhuǎn)換，以及TDMS文件格式的存儲，控制器的數(shù)據(jù)記錄通過前面板指示燈閃爍顯示，并可通過前面板自定義開關暫停數(shù)據(jù)記錄。系統(tǒng)已經(jīng)擴展U盤，數(shù)據(jù)會自動存儲在U盤中，下電后只需將U盤中的數(shù)據(jù)復制到上位機即可。

　　在用Labview圖形化語言開發(fā)完運行在FPGA目標上的程序之后，對該程序進行編譯，并將編譯后的文件下載到FPGA芯片上。RT程序可通過Labview Real-Time Application工具下載到NI CompactRIO實時系統(tǒng)中，這樣系統(tǒng)只要一上電，RT程序就會自動運行。

　　根據(jù)標定系統(tǒng)的基本功能將上位機軟件分為以下幾個模塊：CAN通信控制模塊、整車控制器標定模塊、CAN網(wǎng)絡數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊。CAN通信配置模塊的主要作用是配置CAN通道的相關信息，從而驅(qū)動NI 9853CAN卡，進行CAN數(shù)據(jù)的收發(fā);標定的大部分工作都是在整車控制器標定模塊下完成的，該模塊要執(zhí)行的任務總體來說有兩個：讀RAM區(qū)域數(shù)據(jù)，并在PC上顯示、以及下載數(shù)據(jù)到RAM區(qū)域。圖2所示為標定界面，標定過程中的各項指令均以控件的形式顯示在前面板，用戶在點擊某項指令時，該模塊應能夠接收用戶的標定指令并起動管理相應線程。CAN網(wǎng)絡數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊的主要作用是將CAN卡獲得的整車CAN網(wǎng)絡消息進行處理，最后顯示在監(jiān)測界面上。從CAN卡獲得的CAN消息仍然是數(shù)據(jù)幀的形式，為了給測試人員提供友好的界面，需要在十進制數(shù)據(jù)和控制器中所采用的二進制數(shù)據(jù)之間進行轉(zhuǎn)換，同時在應用程序中需要根據(jù)各控制器發(fā)送的CAN消息的ID號進行相應的數(shù)據(jù)解析，并以盡量直觀的方式顯示在前面板上，使研發(fā)人員能實時了解整車、發(fā)動機和電機的工作狀況。　　

 

　　結(jié)論

　　汽車在行駛過程中存在著多個干擾源，例如電機電刷引起的火花放電、某些電路中的脈沖開關接觸所產(chǎn)生的電磁信號、各種電氣設備運行時發(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嚴重的干擾，會導致很大的數(shù)據(jù)采集誤差。因此采集設備的抗干擾能力就顯得尤為重要。通過長時間的實車道路試驗，該設備的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，確保準確可靠地采集整車CAN網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，并對整車控制器參數(shù)進行在線標定。其實時性、可靠性得到了驗證，完全滿足混合動力汽車整車標定試驗要求，對于混合動力汽車的控制策略調(diào)試起了非常重要的作用。