本實用新型涉及電子控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種瞬時油耗測試系統(tǒng)及汽車。

背景技術(shù)：

節(jié)油是汽車設(shè)計和零部件選型的核心指標(biāo)，準(zhǔn)確量化待檢測節(jié)油措施的實際節(jié)油程度具有重要工程意義。其中瞬時油耗的采集和數(shù)據(jù)再現(xiàn)分析是重要手段。汽車廠商需要一種能夠同步采集車速信息的汽車瞬時油耗采集系統(tǒng)。

現(xiàn)有技術(shù)通常采集指定行程內(nèi)的油耗以進(jìn)行節(jié)油措施測試，例如，測試車輛百公里燃油消耗量，具體地，通常采用一套油耗傳感器配套的二次儀表記錄從開始到結(jié)束的燃油消耗量V，再用另一套車輛行駛距離的測試設(shè)備，測試試驗開始時到試驗結(jié)束時的里程S。然后根據(jù)公式計算車輛百公里燃油消耗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為車輛百公里燃油消耗，單位為L/100km。

但是，由于現(xiàn)有技術(shù)測試油耗和測試距離為兩套設(shè)備，在使用過程中存在開始和結(jié)束的不同步，從而造成試驗誤差。此外，由于不能實時的記錄過程數(shù)據(jù)，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(yīng)關(guān)系。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種瞬時油耗測試系統(tǒng)及汽車，以解決現(xiàn)有技術(shù)由于兩套測試設(shè)備不同步造成試驗誤差的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：

一種瞬時油耗測試系統(tǒng)，包括：

瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊、嵌入式控制器和上位機(jī)，其中，瞬時油耗及TTL脈沖車速采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(jī)相連接；

所述瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊用于采集油耗傳感器的兩路正交脈沖序列信號以及非接觸汽車測試儀的車速脈沖端口輸出的脈沖信號，并將所述正交脈沖序列信號和所述脈沖信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字邏輯信號；

所述嵌入式控制器用于對瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊輸出的數(shù)字邏輯信號進(jìn)行編碼計數(shù)，并將編碼計數(shù)處理后的數(shù)據(jù)信息打包，通過CAN總線傳輸給所述上位機(jī)，同時接收上位機(jī)發(fā)出的CAN總線指令，實現(xiàn)外部指令對瞬時油耗測試系統(tǒng)的控制。

優(yōu)選地，所述瞬時油耗測試系統(tǒng)還包括：模擬車速信號采集模塊，所述模擬車速信號采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；

所述模擬車速信號采集模塊用于采集非接觸汽車測試儀及轉(zhuǎn)轂試驗臺車速模擬端口輸出的車速模擬信號，并將車速模擬信號轉(zhuǎn)換為0-10V模擬電壓信號發(fā)送給所述嵌入式控制器；

所述嵌入式控制器具體用于對接收的數(shù)字邏輯信號和0-10V模擬電壓信號進(jìn)行解析、計算、打包、發(fā)送和保存。

優(yōu)選地，所述瞬時油耗測試系統(tǒng)還包括：脈沖車速信號采集模塊，所述脈沖車速信號采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；

所述脈沖車速信號采集模塊用于采集轉(zhuǎn)轂試驗臺車速脈沖端口輸出的車速脈沖信號，并將所述車速脈沖信號發(fā)送給所述嵌入式控制器；

所述嵌入式控制器具體用于對接收的數(shù)字邏輯信號和車速脈沖信號進(jìn)行解析、計算、打包、發(fā)送和保存。

優(yōu)選地，所述瞬時油耗測試系統(tǒng)還包括：數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，所述數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的輸入端與所述嵌入式控制器的數(shù)據(jù)存儲端口相連接，所述數(shù)據(jù)存儲設(shè)備用于對所述嵌入式控制器編碼計數(shù)處理后的數(shù)據(jù)信息，以文本文件形式進(jìn)行保存。

優(yōu)選地，所述瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊采用5V/TTL雙向數(shù)字輸入/輸出模塊；

所述瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊以50kHz的采樣頻率采集油耗傳感器的兩路脈沖序列和VBOX車速脈沖信號，輸出數(shù)字邏輯信號。

優(yōu)選地，所述嵌入式控制器包括電源端口、LED狀態(tài)指示燈、RJ-45以太網(wǎng)端口及數(shù)據(jù)存儲端口；

所述嵌入式控制器以0.25個有效脈沖的精度對瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊輸出的數(shù)字邏輯信號進(jìn)行編碼計數(shù)。

優(yōu)選地，所述模擬車速信號采集模塊采用可工作在RSE模式且具有16位分辨率的采集模塊。

優(yōu)選地，所述脈沖車速信號采集模塊采用8通道1μs高速漏極數(shù)字輸入模塊。

優(yōu)選地，所述LED狀態(tài)指示燈共四個，包括供電指示燈、數(shù)據(jù)發(fā)送指示燈、狀態(tài)指示燈、數(shù)據(jù)保存指示燈。

相應(yīng)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(tǒng)。

本實用新型提供的瞬時油耗測試系統(tǒng)，包括：瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊、嵌入式控制器和上位機(jī)。由于瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊采集油耗傳感器的兩路正交脈沖序列信號以及VBOX車速脈沖端口輸出的脈沖信號，并將正交脈沖序列信號和脈沖信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字邏輯信號，所述嵌入式控制器對瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊輸出的數(shù)字邏輯信號進(jìn)行編碼計數(shù)，并將處理后的數(shù)據(jù)通過CAN總線傳輸給上位機(jī)，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于兩套測試設(shè)備不同步造成的試驗誤差問題，以便于準(zhǔn)確量化待檢測節(jié)油措施的實際節(jié)油程度。

進(jìn)一步地，本實用新型提供的瞬時油耗測試系統(tǒng)還包括：模擬車速信號采集模塊，以采集VBOX及轉(zhuǎn)轂試驗臺車速模擬端口輸出的車速模擬信號以便實時獲取當(dāng)前車速信號；還可以進(jìn)一步包括：脈沖車速信號采集模塊，以采集轉(zhuǎn)轂試驗臺車速脈沖端口輸出的車速脈沖信號。這樣使得本實用新型可以實現(xiàn)同步采集各時刻車速及瞬時油耗，以便于分析試驗過程中各時刻的燃油消耗情況與車速的對應(yīng)關(guān)系。

進(jìn)一步地，本實用新型提供的瞬時油耗測試系統(tǒng)還包括：數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，使得本實用新型可以對所述嵌入式控制器編碼計數(shù)處理后的數(shù)據(jù)信息，以文本文件形式進(jìn)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(yīng)關(guān)系。

附圖說明

圖1是本實用新型所提供的瞬時油耗測試系統(tǒng)的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型所提供的瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊的引腳端口的一種示意圖；

圖3是本實用新型所提供的兩路脈沖序列編碼示意圖；

圖4是本實用新型所提供的瞬時油耗測試系統(tǒng)的第二種結(jié)構(gòu)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采集模塊的引腳端口的一種示意圖；

圖6是本實用新型所提供的瞬時油耗測試系統(tǒng)的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本實用新型所提供的脈沖車速信號采集模塊的引腳端口的一種示意圖；

圖8是本實用新型所提供的瞬時油耗測試系統(tǒng)的第四種結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

如圖1所示，是本實用新型所提供的瞬時油耗測試系統(tǒng)的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。

在本實施例中，所述瞬時油耗測試系統(tǒng)包括：瞬時油耗及晶體管-晶體管邏輯電平TTL脈沖車速采集模塊、嵌入式控制器、CAN總線通訊模塊和上位機(jī)，其中，瞬時油耗及TTL脈沖車速采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(jī)相連接。

所述瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊用于采集油耗傳感器的兩路正交脈沖序列信號以及VBOX車速脈沖端口輸出的脈沖信號，并將正交脈沖序列信號和脈沖信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字邏輯信號。

所述嵌入式控制器用于對瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊輸出的數(shù)字邏輯信號進(jìn)行編碼計數(shù)，以實現(xiàn)同步采集車速及瞬時油耗，并進(jìn)行燃油停噴智能識別、數(shù)據(jù)更新頻率自適應(yīng)調(diào)節(jié)、識別和響應(yīng)CAN指令信號，并將所述嵌入式控制器編碼計數(shù)處理后的數(shù)據(jù)信息打包，通過CAN總線傳輸給所述上位機(jī)，同時接收上位機(jī)發(fā)出的CAN總線指令，實現(xiàn)外部指令對瞬時油耗測試系統(tǒng)的控制。

其中，所述嵌入式控制器包括電源端口、LED狀態(tài)指示燈、RJ-45以太網(wǎng)端口及數(shù)據(jù)存儲端口；所述嵌入式控制器以0.25個有效脈沖的精度對瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊輸出的數(shù)字邏輯信號進(jìn)行編碼計數(shù)。優(yōu)選地，所述LED狀態(tài)指示燈共四個，包括供電指示燈、數(shù)據(jù)發(fā)送指示燈、狀態(tài)指示燈、數(shù)據(jù)保存指示燈。優(yōu)選地，所述嵌入式控制器采用工業(yè)級嵌入式控制器。所述編碼計數(shù)處理后的數(shù)據(jù)信息打包是指解析、計算后的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，用于數(shù)據(jù)傳輸。

具體地，所述電源端口通過導(dǎo)線連接12V直流電源，為瞬時油耗測試系統(tǒng)供電；所述LED狀態(tài)指示燈由四個LED指示燈組成，包括供電POWER指示燈、數(shù)據(jù)發(fā)送FPGA指示燈、狀態(tài)STATUS指示燈、數(shù)據(jù)保存USER1指示燈；所述RJ-45以太網(wǎng)端口用于編程人員對所述嵌入式控制器進(jìn)行軟件開發(fā)和調(diào)試；所述數(shù)據(jù)存儲端口可以為USB數(shù)據(jù)存儲端口，用于連接USB大容量存儲設(shè)備(如U盤等)，將實驗數(shù)據(jù)通過文本文件保存在USB儲存設(shè)備中。所述FPGA指示燈指示所述CAN總線通信模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送狀況，當(dāng)數(shù)據(jù)通過CAN總線通信模塊發(fā)送時，F(xiàn)PGA指示燈閃爍，數(shù)據(jù)發(fā)送得越快，指示燈閃爍的頻率越高；所述USER1指示燈指示數(shù)據(jù)通過所述USB數(shù)據(jù)存儲端口寫入USB存儲設(shè)備的情況。當(dāng)數(shù)據(jù)寫入USB存儲設(shè)備時，USER1指示燈閃爍，數(shù)據(jù)寫入的越快，指示燈閃爍的頻率越高；所述POWER指示燈用于指示所述嵌入式控制器的供電狀態(tài)；所述STATUS指示燈用于指示所述嵌入式控制器的工作情況，當(dāng)嵌入式控制器正常工作時，STATUS指示燈熄滅；當(dāng)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脈沖車速采集模塊的引腳端口的一種示意圖。

所述瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊采用NI公司的C系列5V/TTL雙向數(shù)字輸入/輸出模塊，使用37引腳DSUB連接器，可提供32個數(shù)字輸入/輸出通道的連接。在瞬時油耗采集過程中，使用瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊的DIO0、DIO2端口分別采集油耗傳感器的兩路脈沖序列，DIO4端口采集VBOX車速脈沖端口的脈沖信號，COM端連接油耗傳感器的GND端口和VBOX車速脈沖端口的GND端；所述瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊以50kHz的采樣頻率采集油耗傳感器的兩路脈沖序列和VBOX車速脈沖信號，輸出數(shù)字邏輯信號。

如圖3所示，是本實用新型所提供的兩路脈沖序列編碼示意圖。

為了達(dá)到精度要求，所述嵌入式控制器以0.25個有效脈沖的精度對瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊輸出的數(shù)字邏輯信號進(jìn)行編碼計數(shù)。油耗傳感器輸出的兩路脈沖序列相位相差90度，兩路脈沖相位關(guān)系指示流動方向，其脈沖數(shù)量指示油耗速率，通過檢驗?zāi)膫€脈沖序列領(lǐng)先確定燃油的流動方向，在程序中表示為油耗計數(shù)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(xiàn)回流。一般對兩路脈沖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(shù)1、2或4次，其中，X4編碼方式對脈沖信號的分辨率最高，可達(dá)到0.25個脈沖周期。本發(fā)明采用X4編碼方法，使有效脈沖計算精度提高到0.25個脈沖，使瞬時油耗的計算精確度大大提高。嵌入式控制器根據(jù)以往燃油消耗速率對油耗傳感器信號接下來的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)估，并根據(jù)預(yù)算的信號產(chǎn)生情況自動調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)更新頻率，使數(shù)據(jù)更新頻率既能滿足數(shù)據(jù)精度要求，又不至于過高，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)更新頻率的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

嵌入式控制器需要對油耗傳感器的停噴進(jìn)行判斷。所述嵌入式控制器根據(jù)瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊長時間沒有采集到油耗傳感器脈沖序列信號達(dá)到預(yù)設(shè)的某一時間時，嵌入式控制器判定油耗狀態(tài)為停噴，并進(jìn)行相應(yīng)處理。

本實用新型提供的瞬時油耗測試系統(tǒng)，由于瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊采集油耗傳感器的兩路脈沖序列信號以及VBOX車速脈沖端口輸出的脈沖信號，并將脈沖序列信號和脈沖信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字邏輯信號，所述嵌入式控制器對瞬時油耗及TTL脈沖車速采集模塊輸出的數(shù)字邏輯信號進(jìn)行編碼計數(shù)，以獲取各時刻車速及瞬時油耗，并進(jìn)行燃油停噴智能識別、數(shù)據(jù)更新頻率自適應(yīng)調(diào)節(jié)、識別和響應(yīng)CAN指令信號，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于兩套測試設(shè)備不同步造成的試驗誤差問題，以便于準(zhǔn)確量化待檢測節(jié)油措施的實際節(jié)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(tǒng)的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。

在本實施例中，所述瞬時油耗測試系統(tǒng)還可以包括：模擬車速信號采集模塊，所述模擬車速信號采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，所述模擬車速信號采集模塊用于采集VBOX及轉(zhuǎn)轂試驗臺車速模擬端口輸出的車速模擬信號，并將車速模擬信號轉(zhuǎn)換為0-10V模擬電壓信號；所述嵌入式控制器具體用于對接收的數(shù)字邏輯信號和0-10V模擬電壓信號進(jìn)行解析、計算、打包、發(fā)送和保存，具體發(fā)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采集模塊的引腳端口的一種示意圖。

具體地，所述模擬車速信號采集模塊支持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位分辨率，輸出可編程范圍為±200mV、±1V、±5V和±10V。本測試系統(tǒng)設(shè)置的量程輸入范圍為±10V。當(dāng)使用RSE方式時，將車速傳感器的正負(fù)端子分別接AI0和COM端口，當(dāng)使用差分方式時，將其接AI0、AI8端口。本采集系統(tǒng)采用RSE方式。所述模擬車速信號采集模塊采集車速傳感器輸出的模擬電壓信號，轉(zhuǎn)換為0-10V模擬電壓信號，對應(yīng)車速量程為0-250km/h。嵌入式控制器根據(jù)模擬車速信號采集模塊輸出的0-10V模擬電壓信號乘以相應(yīng)的轉(zhuǎn)換比例系數(shù)，即可得到車速數(shù)字信號。車速數(shù)字信號的計算公式如式(2)所示：

其中，V是實際車速，單位為km/h；U為模擬車速信號采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(tǒng)的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。

在本實施例中，所述瞬時油耗測試系統(tǒng)還包括：脈沖車速信號采集模塊，所述脈沖車速信號采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，所述脈沖車速信號采集模塊用于采集轉(zhuǎn)轂試驗臺車速脈沖端口輸出的車速脈沖信號；所述嵌入式控制器具體用于對接收的數(shù)字邏輯信號和車速脈沖信號進(jìn)行解析、計算、打包、發(fā)送和保存，具體地發(fā)送給所述嵌入式控制器。優(yōu)選地，所述脈沖車速信號采集模塊采用8通道1μs高速漏極數(shù)字輸入C系列模塊；所述脈沖車速信號采集模塊通過DI0和COM端口接收轉(zhuǎn)轂試驗臺的脈沖車速端口輸出的車速脈沖信號。如圖7所示，是本實用新型所提供的脈沖車速信號采集模塊的引腳端口的一種示意圖。

具體地，所述脈沖車速信號采集模塊是8通道1μs高速漏極數(shù)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，并具有輸入通道和地面間的2300Vrms瞬時過壓保護(hù)。每條通道都有一個狀態(tài)顯示LED。當(dāng)采集轉(zhuǎn)轂試驗臺的脈沖車速端口輸出的車速信息時，使用其DI0和COM端口。該模塊將轉(zhuǎn)轂車速脈沖輸出信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字邏輯信號，通過嵌入式控制器對其進(jìn)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(tǒng)還可以包括模擬車速信號采集模塊和/或脈沖車速信號采集模塊，使得本實用新型可以實現(xiàn)同步采集各時刻車速及瞬時油耗，以便于分析試驗過程中各時刻的燃油消耗情況與車速的對應(yīng)關(guān)系。

如圖8所示，是本實用新型所提供的瞬時油耗測試系統(tǒng)的第四種結(jié)構(gòu)示意圖。

本實用新型提供的瞬時油耗測試系統(tǒng)還包括：數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，使得本實用新型可以對所述嵌入式控制器編碼計數(shù)處理后的數(shù)據(jù)信息，以文本文件形式進(jìn)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(yīng)關(guān)系。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)存儲設(shè)備為USB數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，通過所述USB數(shù)據(jù)存儲端口與所述嵌入式控制器相連接。

相應(yīng)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(tǒng)。

雖然本實用新型是結(jié)合以上實施例進(jìn)行描述的，但本實用新型并不限定于上述實施例，而只受權(quán)利要求的限定，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠容易地對其進(jìn)行修改和變化，但并不離開本實用新型的實質(zhì)構(gòu)思和范圍。