基于NI CompactRIO混合动力轿车整车标定系统的开发

　　混合动力汽车CAN网络由4个控制单元组成，其中包括整车控制器(VCU—Vehicle Control Unit)、发动机管理系统(EMS—Engine Manage System)、电机控制器(MCU—Motor Control Unit)、信息状态显示控制器(DPLY)，所有这些控制系统通过CAN总线进行通信。在对整车CAN网络进行设计时，预留了一个节点用于开发阶段的整车CAN网络监控，标定系统也是通过该节点连接至CAN网络，从而与整车控制器VCU建立连接的。主控PC机为标定系统的最上层，可以在线监控整车CAN网络数据，并对整车控制器标定参数进行在线修改，从而对系统进行统一控制管理。CAN通信模块采用NI 9853两通道高速CAN采集模块采集整车CAN网络信号，分辨率达25ns，支持11位和29位任意ID，该方案具有高集成度的特点，节省了设备投入，并使标定人员的工作环境得到了简化。

　　系统软件设计

　　混合动力汽车整车标定系统的软件设计充分考虑了CompactRIO系统的硬件特性，软件编程主要包括底层FPGA程序、RT程序以及上位机Host程序三个部分。

　　底层FPGA程序实现各个板卡的数据采集、各个IO通道的校正系数的传递，数据与RT的DMA传输等。RT程序负责与底层FPGA通信，RT系统的指示灯闪烁、用户开关的控制，与上位机Host的TCP/IP网络通信、FTP数据传输以及测试数据的标定、解释以及记录等功能。上位机Host程序负责配置整体测试系统通道，与RT通信，并可实时监控采集板卡的特定通道，查看RT上保存的数据等。

　　整个软件支持不同的采样率，支持CAN帧的记录与转换，以及TDMS文件格式的存储，控制器的数据记录通过前面板指示灯闪烁显示，并可通过前面板自定义开关暂停数据记录。系统已经扩展U盘，数据会自动存储在U盘中，下电后只需将U盘中的数据复制到上位机即可。

　　在用Labview图形化语言开发完运行在FPGA目标上的程序之后，对该程序进行编译，并将编译后的文件下载到FPGA芯片上。RT程序可通过Labview Real-Time Application工具下载到NI CompactRIO实时系统中，这样系统只要一上电，RT程序就会自动运行。

　　根据标定系统的基本功能将上位机软件分为以下几个模块：CAN通信控制模块、整车控制器标定模块、CAN网络数据监测模块。CAN通信配置模块的主要作用是配置CAN通道的相关信息，从而驱动NI 9853CAN卡，进行CAN数据的收发;标定的大部分工作都是在整车控制器标定模块下完成的，该模块要执行的任务总体来说有两个：读RAM区域数据，并在PC上显示、以及下载数据到RAM区域。图2所示为标定界面，标定过程中的各项指令均以控件的形式显示在前面板，用户在点击某项指令时，该模块应能够接收用户的标定指令并起动管理相应线程。CAN网络数据监测模块的主要作用是将CAN卡获得的整车CAN网络消息进行处理，最后显示在监测界面上。从CAN卡获得的CAN消息仍然是数据帧的形式，为了给测试人员提供友好的界面，需要在十进制数据和控制器中所采用的二进制数据之间进行转换，同时在应用程序中需要根据各控制器发送的CAN消息的ID号进行相应的数据解析，并以尽量直观的方式显示在前面板上，使研发人员能实时了解整车、发动机和电机的工作状况。　　

 

　　结论

　　汽车在行驶过程中存在着多个干扰源，例如电机电刷引起的火花放电、某些电路中的脉冲开关接触所产生的电磁信号、各种电气设备运行时发出的干扰等等。这些噪声对被测信号以及测试设备存在着严重的干扰，会导致很大的数据采集误差。因此采集设备的抗干扰能力就显得尤为重要。通过长时间的实车道路试验，该设备的抗干扰措施可以消除行车过程中各种干扰对系统的影响，确保准确可靠地采集整车CAN网络数据，并对整车控制器参数进行在线标定。其实时性、可靠性得到了验证，完全满足混合动力汽车整车标定试验要求，对于混合动力汽车的控制策略调试起了非常重要的作用。