一種瞬時油耗測試系統及汽車的製作方法

2023-12-04 08:00:16 3

本實用新型涉及電子控制技術領域，尤其涉及一種瞬時油耗測試系統及汽車。

背景技術：

節油是汽車設計和零部件選型的核心指標，準確量化待檢測節油措施的實際節油程度具有重要工程意義。其中瞬時油耗的採集和數據再現分析是重要手段。汽車廠商需要一種能夠同步採集車速信息的汽車瞬時油耗採集系統。

現有技術通常採集指定行程內的油耗以進行節油措施測試，例如，測試車輛百公裡燃油消耗量，具體地，通常採用一套油耗傳感器配套的二次儀表記錄從開始到結束的燃油消耗量V，再用另一套車輛行駛距離的測試設備，測試試驗開始時到試驗結束時的裡程S。然後根據公式計算車輛百公裡燃油消耗Q，如式(1)所示：

其中，V為消耗燃油，單位為L；S為行駛距離，單位為km；Q為車輛百公裡燃油消耗，單位為L/100km。

但是，由於現有技術測試油耗和測試距離為兩套設備，在使用過程中存在開始和結束的不同步，從而造成試驗誤差。此外，由於不能實時的記錄過程數據，不能分析試驗過程中各時刻的燃油消耗情況與車速的對應關係。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種瞬時油耗測試系統及汽車，以解決現有技術由於兩套測試設備不同步造成試驗誤差的問題。

為了實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種瞬時油耗測試系統，包括：

瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊、嵌入式控制器和上位機，其中，瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊的輸出端與所述嵌入式控制器的第一輸入端相連接，所述嵌入式控制器通過CAN總線與所述上位機相連接；

所述瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊用於採集油耗傳感器的兩路正交脈衝序列信號以及非接觸汽車測試儀的車速脈衝埠輸出的脈衝信號，並將所述正交脈衝序列信號和所述脈衝信號轉換為數字邏輯信號；

所述嵌入式控制器用於對瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊輸出的數字邏輯信號進行編碼計數，並將編碼計數處理後的數據信息打包，通過CAN總線傳輸給所述上位機，同時接收上位機發出的CAN總線指令，實現外部指令對瞬時油耗測試系統的控制。

優選地，所述瞬時油耗測試系統還包括：模擬車速信號採集模塊，所述模擬車速信號採集模塊的輸出端與所述嵌入式控制器的第二輸入端相連接；

所述模擬車速信號採集模塊用於採集非接觸汽車測試儀及轉轂試驗臺車速模擬埠輸出的車速模擬信號，並將車速模擬信號轉換為0-10V模擬電壓信號發送給所述嵌入式控制器；

所述嵌入式控制器具體用於對接收的數字邏輯信號和0-10V模擬電壓信號進行解析、計算、打包、發送和保存。

優選地，所述瞬時油耗測試系統還包括：脈衝車速信號採集模塊，所述脈衝車速信號採集模塊的輸出端與所述嵌入式控制器的第三輸入端相連接；

所述脈衝車速信號採集模塊用於採集轉轂試驗臺車速脈衝埠輸出的車速脈衝信號，並將所述車速脈衝信號發送給所述嵌入式控制器；

所述嵌入式控制器具體用於對接收的數字邏輯信號和車速脈衝信號進行解析、計算、打包、發送和保存。

優選地，所述瞬時油耗測試系統還包括：數據存儲設備，所述數據存儲設備的輸入端與所述嵌入式控制器的數據存儲埠相連接，所述數據存儲設備用於對所述嵌入式控制器編碼計數處理後的數據信息，以文本文件形式進行保存。

優選地，所述瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊採用5V/TTL雙向數字輸入/輸出模塊；

所述瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊以50kHz的採樣頻率採集油耗傳感器的兩路脈衝序列和VBOX車速脈衝信號，輸出數字邏輯信號。

優選地，所述嵌入式控制器包括電源埠、LED狀態指示燈、RJ-45乙太網埠及數據存儲埠；

所述嵌入式控制器以0.25個有效脈衝的精度對瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊輸出的數字邏輯信號進行編碼計數。

優選地，所述模擬車速信號採集模塊採用可工作在RSE模式且具有16位解析度的採集模塊。

優選地，所述脈衝車速信號採集模塊採用8通道1μs高速漏極數字輸入模塊。

優選地，所述LED狀態指示燈共四個，包括供電指示燈、數據發送指示燈、狀態指示燈、數據保存指示燈。

相應地，本實用新型還提供了一種汽車，包括如上所述的瞬時油耗測試系統。

本實用新型提供的瞬時油耗測試系統，包括：瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊、嵌入式控制器和上位機。由於瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊採集油耗傳感器的兩路正交脈衝序列信號以及VBOX車速脈衝埠輸出的脈衝信號，並將正交脈衝序列信號和脈衝信號轉換為數字邏輯信號，所述嵌入式控制器對瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊輸出的數字邏輯信號進行編碼計數，並將處理後的數據通過CAN總線傳輸給上位機，有效解決了現有技術中由於兩套測試設備不同步造成的試驗誤差問題，以便於準確量化待檢測節油措施的實際節油程度。

進一步地，本實用新型提供的瞬時油耗測試系統還包括：模擬車速信號採集模塊，以採集VBOX及轉轂試驗臺車速模擬埠輸出的車速模擬信號以便實時獲取當前車速信號；還可以進一步包括：脈衝車速信號採集模塊，以採集轉轂試驗臺車速脈衝埠輸出的車速脈衝信號。這樣使得本實用新型可以實現同步採集各時刻車速及瞬時油耗，以便於分析試驗過程中各時刻的燃油消耗情況與車速的對應關係。

進一步地，本實用新型提供的瞬時油耗測試系統還包括：數據存儲設備，使得本實用新型可以對所述嵌入式控制器編碼計數處理後的數據信息，以文本文件形式進行保存，以便分析試驗過程中各時刻的燃油消耗情況與車速的對應關係。

附圖說明

圖1是本實用新型所提供的瞬時油耗測試系統的第一種結構示意圖；

圖2是本實用新型所提供的瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊的引腳埠的一種示意圖；

圖3是本實用新型所提供的兩路脈衝序列編碼示意圖；

圖4是本實用新型所提供的瞬時油耗測試系統的第二種結構示意圖；

圖5(a)至圖5(b)是本實用新型所提供的模擬車速信號採集模塊的引腳埠的一種示意圖；

圖6是本實用新型所提供的瞬時油耗測試系統的第三種結構示意圖；

圖7是本實用新型所提供的脈衝車速信號採集模塊的引腳埠的一種示意圖；

圖8是本實用新型所提供的瞬時油耗測試系統的第四種結構示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

如圖1所示，是本實用新型所提供的瞬時油耗測試系統的第一種結構示意圖。

在本實施例中，所述瞬時油耗測試系統包括：瞬時油耗及電晶體-電晶體邏輯電平TTL脈衝車速採集模塊、嵌入式控制器、CAN總線通訊模塊和上位機，其中，瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊的輸出端與所述嵌入式控制器的第一輸入端相連接，所述嵌入式控制器通過CAN總線與所述上位機相連接。

所述瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊用於採集油耗傳感器的兩路正交脈衝序列信號以及VBOX車速脈衝埠輸出的脈衝信號，並將正交脈衝序列信號和脈衝信號轉換為數字邏輯信號。

所述嵌入式控制器用於對瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊輸出的數字邏輯信號進行編碼計數，以實現同步採集車速及瞬時油耗，並進行燃油停噴智能識別、數據更新頻率自適應調節、識別和響應CAN指令信號，並將所述嵌入式控制器編碼計數處理後的數據信息打包，通過CAN總線傳輸給所述上位機，同時接收上位機發出的CAN總線指令，實現外部指令對瞬時油耗測試系統的控制。

其中，所述嵌入式控制器包括電源埠、LED狀態指示燈、RJ-45乙太網埠及數據存儲埠；所述嵌入式控制器以0.25個有效脈衝的精度對瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊輸出的數字邏輯信號進行編碼計數。優選地，所述LED狀態指示燈共四個，包括供電指示燈、數據發送指示燈、狀態指示燈、數據保存指示燈。優選地，所述嵌入式控制器採用工業級嵌入式控制器。所述編碼計數處理後的數據信息打包是指解析、計算後的數據進行打包，用於數據傳輸。

具體地，所述電源埠通過導線連接12V直流電源，為瞬時油耗測試系統供電；所述LED狀態指示燈由四個LED指示燈組成，包括供電POWER指示燈、數據發送FPGA指示燈、狀態STATUS指示燈、數據保存USER1指示燈；所述RJ-45乙太網埠用於編程人員對所述嵌入式控制器進行軟體開發和調試；所述數據存儲埠可以為USB數據存儲埠，用於連接USB大容量存儲設備(如U盤等)，將實驗數據通過文本文件保存在USB儲存設備中。所述FPGA指示燈指示所述CAN總線通信模塊的數據發送狀況，當數據通過CAN總線通信模塊發送時，FPGA指示燈閃爍，數據發送得越快，指示燈閃爍的頻率越高；所述USER1指示燈指示數據通過所述USB數據存儲埠寫入USB存儲設備的情況。當數據寫入USB存儲設備時，USER1指示燈閃爍，數據寫入的越快，指示燈閃爍的頻率越高；所述POWER指示燈用於指示所述嵌入式控制器的供電狀態；所述STATUS指示燈用於指示所述嵌入式控制器的工作情況，當嵌入式控制器正常工作時，STATUS指示燈熄滅；當嵌入式控制器工作出錯時，STATUS指示燈閃爍。

如圖2所示，是本實用新型所提供的瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊的引腳埠的一種示意圖。

所述瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊採用NI公司的C系列5V/TTL雙向數字輸入/輸出模塊，使用37引腳DSUB連接器，可提供32個數字輸入/輸出通道的連接。在瞬時油耗採集過程中，使用瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊的DIO0、DIO2埠分別採集油耗傳感器的兩路脈衝序列，DIO4埠採集VBOX車速脈衝埠的脈衝信號，COM端連接油耗傳感器的GND埠和VBOX車速脈衝埠的GND端；所述瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊以50kHz的採樣頻率採集油耗傳感器的兩路脈衝序列和VBOX車速脈衝信號，輸出數字邏輯信號。

如圖3所示，是本實用新型所提供的兩路脈衝序列編碼示意圖。

為了達到精度要求，所述嵌入式控制器以0.25個有效脈衝的精度對瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊輸出的數字邏輯信號進行編碼計數。油耗傳感器輸出的兩路脈衝序列相位相差90度，兩路脈衝相位關係指示流動方向，其脈衝數量指示油耗速率，通過檢驗哪個脈衝序列領先確定燃油的流動方向，在程序中表示為油耗計數的增減，例如，如果通道A相位超前，燃油正方向流動，如果通道B相位超前，燃油出現回流。一般對兩路脈衝序列有三種基本的編碼類型：X1、X2和X4。三種編碼類型在每個周期分別計數1、2或4次，其中，X4編碼方式對脈衝信號的解析度最高，可達到0.25個脈衝周期。本發明採用X4編碼方法，使有效脈衝計算精度提高到0.25個脈衝，使瞬時油耗的計算精確度大大提高。嵌入式控制器根據以往燃油消耗速率對油耗傳感器信號接下來的狀態進行預估，並根據預算的信號產生情況自動調節數據更新頻率，使數據更新頻率既能滿足數據精度要求，又不至於過高，實現了數據更新頻率的自適應調節。

嵌入式控制器需要對油耗傳感器的停噴進行判斷。所述嵌入式控制器根據瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊長時間沒有採集到油耗傳感器脈衝序列信號達到預設的某一時間時，嵌入式控制器判定油耗狀態為停噴，並進行相應處理。

本實用新型提供的瞬時油耗測試系統，由於瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊採集油耗傳感器的兩路脈衝序列信號以及VBOX車速脈衝埠輸出的脈衝信號，並將脈衝序列信號和脈衝信號轉換為數字邏輯信號，所述嵌入式控制器對瞬時油耗及TTL脈衝車速採集模塊輸出的數字邏輯信號進行編碼計數，以獲取各時刻車速及瞬時油耗，並進行燃油停噴智能識別、數據更新頻率自適應調節、識別和響應CAN指令信號，有效解決了現有技術中由於兩套測試設備不同步造成的試驗誤差問題，以便於準確量化待檢測節油措施的實際節油程度。

如圖4所示，是本實用新型所提供的瞬時油耗測試系統的第二種結構示意圖。

在本實施例中，所述瞬時油耗測試系統還可以包括：模擬車速信號採集模塊，所述模擬車速信號採集模塊的輸出端與所述嵌入式控制器的第二輸入端相連接。

其中，所述模擬車速信號採集模塊用於採集VBOX及轉轂試驗臺車速模擬埠輸出的車速模擬信號，並將車速模擬信號轉換為0-10V模擬電壓信號；所述嵌入式控制器具體用於對接收的數字邏輯信號和0-10V模擬電壓信號進行解析、計算、打包、發送和保存，具體發送給所述嵌入式控制器。如圖5(a)至圖5(b)所示，是本實用新型所提供的模擬車速信號採集模塊的引腳埠的一種示意圖。

具體地，所述模擬車速信號採集模塊支持32路單端或16路差分模擬輸入，可工作在差分模式、RSE模式和NRSE模式，具有16位解析度，輸出可編程範圍為±200mV、±1V、±5V和±10V。本測試系統設置的量程輸入範圍為±10V。當使用RSE方式時，將車速傳感器的正負端子分別接AI0和COM埠，當使用差分方式時，將其接AI0、AI8埠。本採集系統採用RSE方式。所述模擬車速信號採集模塊採集車速傳感器輸出的模擬電壓信號，轉換為0-10V模擬電壓信號，對應車速量程為0-250km/h。嵌入式控制器根據模擬車速信號採集模塊輸出的0-10V模擬電壓信號乘以相應的轉換比例係數，即可得到車速數位訊號。車速數位訊號的計算公式如式(2)所示：

其中，V是實際車速，單位為km/h；U為模擬車速信號採集模塊輸出的模擬電壓，單位為V。

如圖6所示，是本實用新型所提供的瞬時油耗測試系統的第三種結構示意圖。

在本實施例中，所述瞬時油耗測試系統還包括：脈衝車速信號採集模塊，所述脈衝車速信號採集模塊的輸出端與所述嵌入式控制器的第三輸入端相連接。

其中，所述脈衝車速信號採集模塊用於採集轉轂試驗臺車速脈衝埠輸出的車速脈衝信號；所述嵌入式控制器具體用於對接收的數字邏輯信號和車速脈衝信號進行解析、計算、打包、發送和保存，具體地發送給所述嵌入式控制器。優選地，所述脈衝車速信號採集模塊採用8通道1μs高速漏極數字輸入C系列模塊；所述脈衝車速信號採集模塊通過DI0和COM埠接收轉轂試驗臺的脈衝車速埠輸出的車速脈衝信號。如圖7所示，是本實用新型所提供的脈衝車速信號採集模塊的引腳埠的一種示意圖。

具體地，所述脈衝車速信號採集模塊是8通道1μs高速漏極數字輸入C系列模塊，每條通道都能輸入30V離散電平，兼容12和24V信號，並具有輸入通道和地面間的2300Vrms瞬時過壓保護。每條通道都有一個狀態顯示LED。當採集轉轂試驗臺的脈衝車速埠輸出的車速信息時，使用其DI0和COM埠。該模塊將轉轂車速脈衝輸出信號轉換為數字邏輯信號，通過嵌入式控制器對其進一步處理得到車速信息。

本實用新型提供的瞬時油耗測試系統還可以包括模擬車速信號採集模塊和/或脈衝車速信號採集模塊，使得本實用新型可以實現同步採集各時刻車速及瞬時油耗，以便於分析試驗過程中各時刻的燃油消耗情況與車速的對應關係。

如圖8所示，是本實用新型所提供的瞬時油耗測試系統的第四種結構示意圖。

本實用新型提供的瞬時油耗測試系統還包括：數據存儲設備，使得本實用新型可以對所述嵌入式控制器編碼計數處理後的數據信息，以文本文件形式進行保存，以便分析試驗過程中各時刻的燃油消耗情況與車速的對應關係。

優選地，所述數據存儲設備為USB數據存儲設備，通過所述USB數據存儲埠與所述嵌入式控制器相連接。

相應的，本實用新型還提供了一種汽車，包括如上所述的瞬時油耗測試系統。

雖然本實用新型是結合以上實施例進行描述的，但本實用新型並不限定於上述實施例，而只受權利要求的限定，本領域普通技術人員能夠容易地對其進行修改和變化，但並不離開本實用新型的實質構思和範圍。