[發明專利]一種基于虛擬儀器的臺架試驗電動汽車駕駛機器人系統

有效

• 申請號: 201910583432.2
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110412973B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 王東;吳媞;許曈;張為公
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02;G01M17/007
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 梁耀文

1.一種基于虛擬儀器的臺架試驗電動汽車駕駛機器人系統，其特征在于，包括上位機電腦、NICompactRIO Real-Time控制器、NICompactRIO FPGA機箱、NI CAN總線控制器、NI模擬電壓輸出模塊、NI數字信號輸出模塊、NI模擬電壓輸入模塊、NI數字信號輸入模塊、NI熱電偶信號輸入模塊、TPMS接收機、TPMS傳感器、鉗式電流表、電壓探頭、急停開關、熱電偶、12V鋰電池；

所述NICompactRIO Real-Time控制器通過網口TCP分別與上位機電腦和底盤測功機相連；所述NICompactRIO Real-Time控制器的RS232串口與TPMS接收機相連，采集輪胎壓力和溫度信息，并根據設定的輪胎壓力溫度閾值執行安全警報和急停操作；所述NICompactRIOReal-Time控制器與12V鋰電池連接；

所述NICompactRIO Real-Time控制器一端與NICompactRIO FPGA機箱一端連接，所述NICompactRIO FPGA機箱另一端分別與NICAN總線控制器、NI模擬電壓輸出模塊、NI數字信號輸出模塊、NI模擬電壓輸入模塊、NI數字信號輸入模塊、NI熱電偶信號輸入模塊連接；所述NICAN總線控制器的CAN接口連接到整車ECU的OBD車載診斷接口，采集整車ECU的CAN總線數據；所述NI模擬電壓輸出模塊的其中2個通道與電動汽車的加速控制端口相連，替代原有機械加速踏板，控制電動汽車執行加速動作；所述NI模擬電壓輸出模塊的另外2個通道與電動汽車的制動控制端口相連，替代原有機械制動踏板，控制電動汽車執行制動動作；所述NI數字信號輸出模塊的其中4個通道連接到擋位控制端口，替代原有機械擋位控制器，控制電動汽車執行換擋操作；所述NI模擬電壓輸入模塊通過軟件定義為電器件電流采集通道和電器件電壓采集通道，分別連接到鉗式電流表輸出端和電壓探頭輸出端；所述NI數字信號輸入模塊的其中1個通道連接到急停開關電路，當檢測到急停開關拍下時進行急停操作；所述NI熱電偶信號輸入模塊通過熱電偶傳感器測試電動汽車各部件和環境測點的溫度信息，并根據設定的溫度閾值執行安全警報和急停操作；

所述NI模擬電壓輸入模塊還同時虛擬定義電器件功率和電器件能耗通道，根據以下公式實時計算電器件消耗功率和累計能耗：

式中，U為電器件供電電壓，X_u為電壓探頭輸出的電壓值，a_u為電壓探頭放大系數，b_u為電壓探頭偏置，I為電器件電流，X_i為鉗式電流表輸出的電壓值，a_i為鉗式電流表放大系數，b_i為鉗式電流表偏置，P為電器件功率，W為電器件累計能耗；

虛擬儀器NI CompactRIO發出電信號，替代原有機械式加速踏板、制動踏板和換擋器，同時具有駕駛控制、輔助數據采集、安全監測和管理功能。

2.根據權利要求1所述的一種基于虛擬儀器的臺架試驗電動汽車駕駛機器人系統，其特征在于，所述NI模擬電壓輸入模塊其中1個通道連接到底盤測功機模擬車速端口，采集模擬車速。

3.根據權利要求1所述的一種基于虛擬儀器的臺架試驗電動汽車駕駛機器人系統，其特征在于，所述NI數字信號輸入模塊其中1個通道連接到底盤測功機脈沖車速輸出端口，采集脈沖車速。

4.根據權利要求1所述的一種基于虛擬儀器的臺架試驗電動汽車駕駛機器人系統，其特征在于，還包括USB存儲器、SD卡、指示燈，所述NICompactRIO Real-Time控制器分別與USB存儲器、SD卡、指示燈連接，所述NICompactRIO Real-Time控制器的SD卡和USB存儲器中存儲下位機工作狀態信息和故障信息；所述NICompactRIO Real-Time控制器的2個用戶指示燈分別指示下位機與上位機電腦和底盤測功機的通信狀態。