應(yīng)用領(lǐng)域：汽車業(yè)
使用產(chǎn)品：LabVIEW FPGA
挑戰(zhàn)：開發(fā)一個(gè)小型的高精度板卡，用于引擎的硬件在環(huán)(HIL)測(cè)試
解決方案：
使用NI LabVIEW FPGA 模塊，在一個(gè)完整的HIL測(cè)試環(huán)境下對(duì)引擎進(jìn)行建模，創(chuàng)建一個(gè)引擎HIL仿真器，最高可以對(duì)12缸的引擎數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。
在MicroNova，我們?yōu)槠嚬I(yè)測(cè)試工作臺(tái)的自動(dòng)化生產(chǎn)整套承包系統(tǒng)，包括對(duì)分塊車體、信息娛樂、底盤、以及電力電子控制單元(ECU)等系統(tǒng)的測(cè)試。
世界上第一個(gè)12缸、汽油噴射仿真器我們最近開發(fā)了一種全新的、靈活的可編程引擎HIL板卡，它能夠展現(xiàn)HIL仿真器在自動(dòng)化和仿真領(lǐng)域最新的發(fā)展?fàn)顩r。使用NI LabVIEW FPGA模塊和NI PXI-7831R可重復(fù)配置I/O模塊，我們進(jìn)行了相應(yīng)的開發(fā)，使板卡能夠直接對(duì)12缸的直接汽油噴射器進(jìn)行仿真。這是世界上第一種能夠?qū)@種情況進(jìn)行仿真的板卡。另外，它的小型化架構(gòu)非常適合移動(dòng)的汽車測(cè)試。我們還借助LabVIEW整合了一些其它的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，包括在更小的空間內(nèi)整合更多的功能和接口，能夠達(dá)到更高的精度和性能，這些都為未來的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
開發(fā)一個(gè)靈活的、多功能引擎仿真器引擎HIL板卡代表了一個(gè)完整的引擎仿真器的基礎(chǔ)。引擎高速傳感信號(hào)的捕捉是非常精密的，因此我們需要一塊能適應(yīng)這項(xiàng)任務(wù)的板卡。在捕捉傳感信號(hào)之后，我們?cè)谖锢砩蠈?duì)這個(gè)過程中產(chǎn)生的引擎測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)理，為進(jìn)一步的邏輯處理做準(zhǔn)備。之后我們使用一種為各類引擎特別開發(fā)的軟件模型，直接在板卡上面對(duì)信號(hào)進(jìn)行評(píng)估，以確保能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)參數(shù)的控制和調(diào)整，而這些參數(shù)對(duì)于仿真一個(gè)特定的引擎是必需的。
我們也能夠?qū)PU、系統(tǒng)中的其它I/O板卡以及曲柄角度進(jìn)行觸發(fā)， 并在系統(tǒng)范圍內(nèi)通過背板總線上的信號(hào)對(duì)它們進(jìn)行同步。我們也可以使用這些信號(hào)控制外部儀器(例如示波器)。
盡管板卡采用了小型化架構(gòu)(尺寸為標(biāo)準(zhǔn)的歐洲板卡尺寸)，但仍能夠滿足12缸引擎高速信號(hào)的所有需要。我們能夠提供和重新測(cè)量所有需要的引擎信號(hào)，并通過單獨(dú)配置使板卡能夠適應(yīng)不同的氣缸數(shù)目。因此我們可以在不同的時(shí)間在同一個(gè)板卡上采用不同的配置。
我們的板卡能夠生成任意給定特性的曲柄輸入信號(hào)以及多達(dá)四個(gè)獨(dú)立凸輪軸輸入信號(hào)，這些特性包括，基于仿真輸出結(jié)果“revolution”的可變凸輪軸控制，以及控制器位置信號(hào)“凸輪軸調(diào)整”。
引擎HIL板卡可以與曲軸角度同步記錄所有的汽油噴射時(shí)間和點(diǎn)火角度，并將這些數(shù)據(jù)提供給HIL CPU作為仿真輸入。引擎HIL板卡通過模擬、數(shù)字以及脈寬調(diào)制器接口進(jìn)行輸入信號(hào)采集，并同時(shí)通過同樣的接口輸出變量數(shù)據(jù)。碰撞信號(hào)的仿真則是通過多達(dá)六個(gè)獨(dú)立傳感器，根據(jù)用戶定義的碰撞函數(shù)，產(chǎn)生基于旋轉(zhuǎn)的輸出信號(hào)。
我們的引擎HIL板卡的優(yōu)勢(shì)不僅在于小型化的架構(gòu)，還在于超高的精度。
模擬I/O的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，分辨率達(dá)到16比特，并且可以在脫離多路復(fù)用器的情況下獨(dú)立工作，最大程度上保證了通道間的隔離，從而保證了信號(hào)的質(zhì)量。輸入和輸出之間很短的轉(zhuǎn)換周期為未來的高性能應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。
可能的應(yīng)用領(lǐng)域包括大小不一的各種引擎，例如：
·12缸V引擎：可變閥門驅(qū)動(dòng)，凸輪軸調(diào)整可進(jìn)行無限制操作，兩個(gè)節(jié)汽門可進(jìn)行有限制操作，六個(gè)碰撞傳感器，直接油門噴射。
·六缸內(nèi)嵌式引擎：可變閥門驅(qū)動(dòng)，可變凸輪軸調(diào)整可進(jìn)行無限制操作，一個(gè)節(jié)汽門可進(jìn)行有限制操作，三個(gè)碰撞傳感器，直接油門噴射。
·四缸，共軌的嵌入式柴油引擎：帶有渦輪增壓器，渦輪中冷器，一個(gè)節(jié)汽門。
·兩缸V引擎：帶有進(jìn)氣管噴射，兩個(gè)碰撞傳感器，兩個(gè)節(jié)汽門(摩托車用引擎)
我們采用LabVIEW開發(fā)的引擎HIL板卡整合程度非常高，并且能夠在引擎仿真器接口上提供非常高的性能參數(shù)指標(biāo)。通過配置，對(duì)大多數(shù)型號(hào)的引擎來說，我們能夠以非常高的精度，靈活地采集高速引擎信號(hào)。因此，隨著我們?cè)谙到y(tǒng)中高效地實(shí)現(xiàn)這些測(cè)試，引擎控制器測(cè)試的效果也將得到提升。
