CN206177383U - 一种瞬时油耗测试系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子控制技术领域，提供了一种瞬时油耗测试系统及汽车，包括：瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块、嵌入式控制器、CAN总线通讯模块和上位机。由于瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块采集油耗传感器的两路脉冲序列信号以及VBOX车速脉冲端口输出的脉冲信号，并将脉冲序列信号和脉冲信号转换为数字逻辑信号，所述嵌入式控制器对瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块输出的数字逻辑信号进行编码计数，以获取各时刻车速及瞬时油耗，并进行燃油停喷智能识别、数据更新频率自适应调节、识别和响应CAN指令信号，有效解决了现有技术中由于两套测试设备不同步造成的试验误差问题，以便于准确量化待检测节油措施的实际节油程度。

Description

一种瞬时油耗测试系统及汽车

技术领域

本实用新型涉及电子控制技术领域，尤其涉及一种瞬时油耗测试系统及汽车。

背景技术

节油是汽车设计和零部件选型的核心指标，准确量化待检测节油措施的实际节油程度具有重要工程意义。其中瞬时油耗的采集和数据再现分析是重要手段。汽车厂商需要一种能够同步采集车速信息的汽车瞬时油耗采集系统。

现有技术通常采集指定行程内的油耗以进行节油措施测试，例如，测试车辆百公里燃油消耗量，具体地，通常采用一套油耗传感器配套的二次仪表记录从开始到结束的燃油消耗量V，再用另一套车辆行驶距离的测试设备，测试试验开始时到试验结束时的里程S。然后根据公式计算车辆百公里燃油消耗Q，如式(1)所示：

其中，V为消耗燃油，单位为L；S为行驶距离，单位为km；Q为车辆百公里燃油消耗，单位为L/100km。

但是，由于现有技术测试油耗和测试距离为两套设备，在使用过程中存在开始和结束的不同步，从而造成试验误差。此外，由于不能实时的记录过程数据，不能分析试验过程中各时刻的燃油消耗情况与车速的对应关系。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种瞬时油耗测试系统及汽车，以解决现有技术由于两套测试设备不同步造成试验误差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种瞬时油耗测试系统，包括：

瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块、嵌入式控制器和上位机，其中，瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块的输出端与所述嵌入式控制器的第一输入端相连接，所述嵌入式控制器通过CAN总线与所述上位机相连接；

所述瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块用于采集油耗传感器的两路正交脉冲序列信号以及非接触汽车测试仪的车速脉冲端口输出的脉冲信号，并将所述正交脉冲序列信号和所述脉冲信号转换为数字逻辑信号；

所述嵌入式控制器用于对瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块输出的数字逻辑信号进行编码计数，并将编码计数处理后的数据信息打包，通过CAN总线传输给所述上位机，同时接收上位机发出的CAN总线指令，实现外部指令对瞬时油耗测试系统的控制。

优选地，所述瞬时油耗测试系统还包括：模拟车速信号采集模块，所述模拟车速信号采集模块的输出端与所述嵌入式控制器的第二输入端相连接；

所述模拟车速信号采集模块用于采集非接触汽车测试仪及转毂试验台车速模拟端口输出的车速模拟信号，并将车速模拟信号转换为0-10V模拟电压信号发送给所述嵌入式控制器；

所述嵌入式控制器具体用于对接收的数字逻辑信号和0-10V模拟电压信号进行解析、计算、打包、发送和保存。

优选地，所述瞬时油耗测试系统还包括：脉冲车速信号采集模块，所述脉冲车速信号采集模块的输出端与所述嵌入式控制器的第三输入端相连接；

所述脉冲车速信号采集模块用于采集转毂试验台车速脉冲端口输出的车速脉冲信号，并将所述车速脉冲信号发送给所述嵌入式控制器；

所述嵌入式控制器具体用于对接收的数字逻辑信号和车速脉冲信号进行解析、计算、打包、发送和保存。

优选地，所述瞬时油耗测试系统还包括：数据存储设备，所述数据存储设备的输入端与所述嵌入式控制器的数据存储端口相连接，所述数据存储设备用于对所述嵌入式控制器编码计数处理后的数据信息，以文本文件形式进行保存。

优选地，所述瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块采用5V/TTL双向数字输入/输出模块；

所述瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块以50kHz的采样频率采集油耗传感器的两路脉冲序列和VBOX车速脉冲信号，输出数字逻辑信号。

优选地，所述嵌入式控制器包括电源端口、LED状态指示灯、RJ-45以太网端口及数据存储端口；

所述嵌入式控制器以0.25个有效脉冲的精度对瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块输出的数字逻辑信号进行编码计数。

优选地，所述模拟车速信号采集模块采用可工作在RSE模式且具有16位分辨率的采集模块。

优选地，所述脉冲车速信号采集模块采用8通道1μs高速漏极数字输入模块。

优选地，所述LED状态指示灯共四个，包括供电指示灯、数据发送指示灯、状态指示灯、数据保存指示灯。

相应地，本实用新型还提供了一种汽车，包括如上所述的瞬时油耗测试系统。

本实用新型提供的瞬时油耗测试系统，包括：瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块、嵌入式控制器和上位机。由于瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块采集油耗传感器的两路正交脉冲序列信号以及VBOX车速脉冲端口输出的脉冲信号，并将正交脉冲序列信号和脉冲信号转换为数字逻辑信号，所述嵌入式控制器对瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块输出的数字逻辑信号进行编码计数，并将处理后的数据通过CAN总线传输给上位机，有效解决了现有技术中由于两套测试设备不同步造成的试验误差问题，以便于准确量化待检测节油措施的实际节油程度。

进一步地，本实用新型提供的瞬时油耗测试系统还包括：模拟车速信号采集模块，以采集VBOX及转毂试验台车速模拟端口输出的车速模拟信号以便实时获取当前车速信号；还可以进一步包括：脉冲车速信号采集模块，以采集转毂试验台车速脉冲端口输出的车速脉冲信号。这样使得本实用新型可以实现同步采集各时刻车速及瞬时油耗，以便于分析试验过程中各时刻的燃油消耗情况与车速的对应关系。

进一步地，本实用新型提供的瞬时油耗测试系统还包括：数据存储设备，使得本实用新型可以对所述嵌入式控制器编码计数处理后的数据信息，以文本文件形式进行保存，以便分析试验过程中各时刻的燃油消耗情况与车速的对应关系。

附图说明

图1是本实用新型所提供的瞬时油耗测试系统的第一种结构示意图；

图2是本实用新型所提供的瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块的引脚端口的一种示意图；

图3是本实用新型所提供的两路脉冲序列编码示意图；

图4是本实用新型所提供的瞬时油耗测试系统的第二种结构示意图；

图5(a)至图5(b)是本实用新型所提供的模拟车速信号采集模块的引脚端口的一种示意图；

图6是本实用新型所提供的瞬时油耗测试系统的第三种结构示意图；

图7是本实用新型所提供的脉冲车速信号采集模块的引脚端口的一种示意图；

图8是本实用新型所提供的瞬时油耗测试系统的第四种结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，是本实用新型所提供的瞬时油耗测试系统的第一种结构示意图。

在本实施例中，所述瞬时油耗测试系统包括：瞬时油耗及晶体管-晶体管逻辑电平TTL脉冲车速采集模块、嵌入式控制器、CAN总线通讯模块和上位机，其中，瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块的输出端与所述嵌入式控制器的第一输入端相连接，所述嵌入式控制器通过CAN总线与所述上位机相连接。

所述瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块用于采集油耗传感器的两路正交脉冲序列信号以及VBOX车速脉冲端口输出的脉冲信号，并将正交脉冲序列信号和脉冲信号转换为数字逻辑信号。

所述嵌入式控制器用于对瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块输出的数字逻辑信号进行编码计数，以实现同步采集车速及瞬时油耗，并进行燃油停喷智能识别、数据更新频率自适应调节、识别和响应CAN指令信号，并将所述嵌入式控制器编码计数处理后的数据信息打包，通过CAN总线传输给所述上位机，同时接收上位机发出的CAN总线指令，实现外部指令对瞬时油耗测试系统的控制。

其中，所述嵌入式控制器包括电源端口、LED状态指示灯、RJ-45以太网端口及数据存储端口；所述嵌入式控制器以0.25个有效脉冲的精度对瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块输出的数字逻辑信号进行编码计数。优选地，所述LED状态指示灯共四个，包括供电指示灯、数据发送指示灯、状态指示灯、数据保存指示灯。优选地，所述嵌入式控制器采用工业级嵌入式控制器。所述编码计数处理后的数据信息打包是指解析、计算后的数据进行打包，用于数据传输。

具体地，所述电源端口通过导线连接12V直流电源，为瞬时油耗测试系统供电；所述LED状态指示灯由四个LED指示灯组成，包括供电POWER指示灯、数据发送FPGA指示灯、状态STATUS指示灯、数据保存USER1指示灯；所述RJ-45以太网端口用于编程人员对所述嵌入式控制器进行软件开发和调试；所述数据存储端口可以为USB数据存储端口，用于连接USB大容量存储设备(如U盘等)，将实验数据通过文本文件保存在USB储存设备中。所述FPGA指示灯指示所述CAN总线通信模块的数据发送状况，当数据通过CAN总线通信模块发送时，FPGA指示灯闪烁，数据发送得越快，指示灯闪烁的频率越高；所述USER1指示灯指示数据通过所述USB数据存储端口写入USB存储设备的情况。当数据写入USB存储设备时，USER1指示灯闪烁，数据写入的越快，指示灯闪烁的频率越高；所述POWER指示灯用于指示所述嵌入式控制器的供电状态；所述STATUS指示灯用于指示所述嵌入式控制器的工作情况，当嵌入式控制器正常工作时，STATUS指示灯熄灭；当嵌入式控制器工作出错时，STATUS指示灯闪烁。

如图2所示，是本实用新型所提供的瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块的引脚端口的一种示意图。

所述瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块采用NI公司的C系列5V/TTL双向数字输入/输出模块，使用37引脚DSUB连接器，可提供32个数字输入/输出通道的连接。在瞬时油耗采集过程中，使用瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块的DIO0、DIO2端口分别采集油耗传感器的两路脉冲序列，DIO4端口采集VBOX车速脉冲端口的脉冲信号，COM端连接油耗传感器的GND端口和VBOX车速脉冲端口的GND端；所述瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块以50kHz的采样频率采集油耗传感器的两路脉冲序列和VBOX车速脉冲信号，输出数字逻辑信号。

如图3所示，是本实用新型所提供的两路脉冲序列编码示意图。

为了达到精度要求，所述嵌入式控制器以0.25个有效脉冲的精度对瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块输出的数字逻辑信号进行编码计数。油耗传感器输出的两路脉冲序列相位相差90度，两路脉冲相位关系指示流动方向，其脉冲数量指示油耗速率，通过检验哪个脉冲序列领先确定燃油的流动方向，在程序中表示为油耗计数的增减，例如，如果通道A相位超前，燃油正方向流动，如果通道B相位超前，燃油出现回流。一般对两路脉冲序列有三种基本的编码类型：X1、X2和X4。三种编码类型在每个周期分别计数1、2或4次，其中，X4编码方式对脉冲信号的分辨率最高，可达到0.25个脉冲周期。本发明采用X4编码方法，使有效脉冲计算精度提高到0.25个脉冲，使瞬时油耗的计算精确度大大提高。嵌入式控制器根据以往燃油消耗速率对油耗传感器信号接下来的状态进行预估，并根据预算的信号产生情况自动调节数据更新频率，使数据更新频率既能满足数据精度要求，又不至于过高，实现了数据更新频率的自适应调节。

嵌入式控制器需要对油耗传感器的停喷进行判断。所述嵌入式控制器根据瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块长时间没有采集到油耗传感器脉冲序列信号达到预设的某一时间时，嵌入式控制器判定油耗状态为停喷，并进行相应处理。

本实用新型提供的瞬时油耗测试系统，由于瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块采集油耗传感器的两路脉冲序列信号以及VBOX车速脉冲端口输出的脉冲信号，并将脉冲序列信号和脉冲信号转换为数字逻辑信号，所述嵌入式控制器对瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块输出的数字逻辑信号进行编码计数，以获取各时刻车速及瞬时油耗，并进行燃油停喷智能识别、数据更新频率自适应调节、识别和响应CAN指令信号，有效解决了现有技术中由于两套测试设备不同步造成的试验误差问题，以便于准确量化待检测节油措施的实际节油程度。

如图4所示，是本实用新型所提供的瞬时油耗测试系统的第二种结构示意图。

在本实施例中，所述瞬时油耗测试系统还可以包括：模拟车速信号采集模块，所述模拟车速信号采集模块的输出端与所述嵌入式控制器的第二输入端相连接。

其中，所述模拟车速信号采集模块用于采集VBOX及转毂试验台车速模拟端口输出的车速模拟信号，并将车速模拟信号转换为0-10V模拟电压信号；所述嵌入式控制器具体用于对接收的数字逻辑信号和0-10V模拟电压信号进行解析、计算、打包、发送和保存，具体发送给所述嵌入式控制器。如图5(a)至图5(b)所示，是本实用新型所提供的模拟车速信号采集模块的引脚端口的一种示意图。

具体地，所述模拟车速信号采集模块支持32路单端或16路差分模拟输入，可工作在差分模式、RSE模式和NRSE模式，具有16位分辨率，输出可编程范围为±200mV、±1V、±5V和±10V。本测试系统设置的量程输入范围为±10V。当使用RSE方式时，将车速传感器的正负端子分别接AI0和COM端口，当使用差分方式时，将其接AI0、AI8端口。本采集系统采用RSE方式。所述模拟车速信号采集模块采集车速传感器输出的模拟电压信号，转换为0-10V模拟电压信号，对应车速量程为0-250km/h。嵌入式控制器根据模拟车速信号采集模块输出的0-10V模拟电压信号乘以相应的转换比例系数，即可得到车速数字信号。车速数字信号的计算公式如式(2)所示：

其中，V是实际车速，单位为km/h；U为模拟车速信号采集模块输出的模拟电压，单位为V。

如图6所示，是本实用新型所提供的瞬时油耗测试系统的第三种结构示意图。

在本实施例中，所述瞬时油耗测试系统还包括：脉冲车速信号采集模块，所述脉冲车速信号采集模块的输出端与所述嵌入式控制器的第三输入端相连接。

其中，所述脉冲车速信号采集模块用于采集转毂试验台车速脉冲端口输出的车速脉冲信号；所述嵌入式控制器具体用于对接收的数字逻辑信号和车速脉冲信号进行解析、计算、打包、发送和保存，具体地发送给所述嵌入式控制器。优选地，所述脉冲车速信号采集模块采用8通道1μs高速漏极数字输入C系列模块；所述脉冲车速信号采集模块通过DI0和COM端口接收转毂试验台的脉冲车速端口输出的车速脉冲信号。如图7所示，是本实用新型所提供的脉冲车速信号采集模块的引脚端口的一种示意图。

具体地，所述脉冲车速信号采集模块是8通道1μs高速漏极数字输入C系列模块，每条通道都能输入30V离散电平，兼容12和24V信号，并具有输入通道和地面间的2300Vrms瞬时过压保护。每条通道都有一个状态显示LED。当采集转毂试验台的脉冲车速端口输出的车速信息时，使用其DI0和COM端口。该模块将转毂车速脉冲输出信号转换为数字逻辑信号，通过嵌入式控制器对其进一步处理得到车速信息。

本实用新型提供的瞬时油耗测试系统还可以包括模拟车速信号采集模块和/或脉冲车速信号采集模块，使得本实用新型可以实现同步采集各时刻车速及瞬时油耗，以便于分析试验过程中各时刻的燃油消耗情况与车速的对应关系。

如图8所示，是本实用新型所提供的瞬时油耗测试系统的第四种结构示意图。

本实用新型提供的瞬时油耗测试系统还包括：数据存储设备，使得本实用新型可以对所述嵌入式控制器编码计数处理后的数据信息，以文本文件形式进行保存，以便分析试验过程中各时刻的燃油消耗情况与车速的对应关系。

优选地，所述数据存储设备为USB数据存储设备，通过所述USB数据存储端口与所述嵌入式控制器相连接。

相应的，本实用新型还提供了一种汽车，包括如上所述的瞬时油耗测试系统。

虽然本实用新型是结合以上实施例进行描述的，但本实用新型并不限定于上述实施例，而只受权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本实用新型的实质构思和范围。

Claims (10)

1.一种瞬时油耗测试系统，其特征在于，包括：

瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块、嵌入式控制器和上位机，其中，瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块的输出端与所述嵌入式控制器的第一输入端相连接，所述嵌入式控制器通过CAN总线与所述上位机相连接；

所述瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块用于采集油耗传感器的两路正交脉冲序列信号以及非接触汽车测试仪的车速脉冲端口输出的脉冲信号，并将所述正交脉冲序列信号和所述脉冲信号转换为数字逻辑信号；

所述嵌入式控制器用于对瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块输出的数字逻辑信号进行编码计数，并将编码计数处理后的数据信息打包，通过CAN总线传输给所述上位机，同时接收上位机发出的CAN总线指令，实现外部指令对瞬时油耗测试系统的控制。

2.根据权利要求1所述的瞬时油耗测试系统，其特征在于，所述瞬时油耗测试系统还包括：模拟车速信号采集模块，所述模拟车速信号采集模块的输出端与所述嵌入式控制器的第二输入端相连接；

所述模拟车速信号采集模块用于采集非接触汽车测试仪及转毂试验台车速模拟端口输出的车速模拟信号，并将车速模拟信号转换为0-10V模拟电压信号发送给所述嵌入式控制器；

所述嵌入式控制器具体用于对接收的数字逻辑信号和0-10V模拟电压信号进行解析、计算、打包、发送和保存。

3.根据权利要求1所述的瞬时油耗测试系统，其特征在于，所述瞬时油耗测试系统还包括：脉冲车速信号采集模块，所述脉冲车速信号采集模块的输出端与所述嵌入式控制器的第三输入端相连接；

所述脉冲车速信号采集模块用于采集转毂试验台车速脉冲端口输出的车速脉冲信号，并将所述车速脉冲信号发送给所述嵌入式控制器；

所述嵌入式控制器具体用于对接收的数字逻辑信号和车速脉冲信号进行解析、计算、打包、发送和保存。

4.根据权利要求1所述的瞬时油耗测试系统，其特征在于，所述瞬时油耗测试系统还包括：数据存储设备，所述数据存储设备的输入端与所述嵌入式控制器的数据存储端口相连接，所述数据存储设备用于对所述嵌入式控制器编码计数处理后的数据信息，以文本文件形式进行保存。

5.根据权利要求1所述的瞬时油耗测试系统，其特征在于，所述瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块采用5V/TTL双向数字输入/输出模块；

所述瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块以50kHz的采样频率采集油耗传感器的两路脉冲序列和VBOX车速脉冲信号，输出数字逻辑信号。

6.根据权利要求1所述的瞬时油耗测试系统，其特征在于，所述嵌入式控制器包括电源端口、LED状态指示灯、RJ-45以太网端口及数据存储端口；

所述嵌入式控制器以0.25个有效脉冲的精度对瞬时油耗及TTL脉冲车速采集模块输出的数字逻辑信号进行编码计数。

7.根据权利要求2所述的瞬时油耗测试系统，其特征在于，所述模拟车速信号采集模块采用可工作在RSE模式且具有16位分辨率的采集模块。

8.根据权利要求3所述的瞬时油耗测试系统，其特征在于，所述脉冲车速信号采集模块采用8通道1μs高速漏极数字输入模块。

9.根据权利要求6所述的瞬时油耗测试系统，其特征在于，所述LED状态指示灯共四个，包括供电指示灯、数据发送指示灯、状态指示灯、数据保存指示灯。

10.一种汽车，包括如权利要求1至9任一项所述的瞬时油耗测试系统。