CN114754814A - 一种增程器瞬时扭矩和转速测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增程器瞬时扭矩和转速测量装置及方法，该***包括：数据采集模组、转换模组以及通讯模组；其中，所述数据采集模组与所述转换模组连接；所述转换模组还与所述通讯模组连接；所述数据采集模组，用于实时采集增程器的扭矩信息以及转速信息；所述转换模组，用于将增程器的所述扭矩信息以及所述转速信息转换成预设格式，并将预设格式的扭矩信息以及转速信息发送给所述通讯模组；所述通讯模组，用于将满足预设要求的扭矩信息以及转速信息以预设通讯方式向上位机发送报文。本发明提供的一种增程器瞬时扭矩和转速测量装置及方法，通过数据采集模组进行高频采集，并将采集到的信号发送给上位机进行控制。

Description

一种增程器瞬时扭矩和转速测量装置及方法
技术领域
本发明涉及增程器技术领域，尤其涉及一种增程器瞬时扭矩和转速测量装置及方法。
背景技术
在双碳目标的引领下，作为新能源动力***之一的增程式混动***由于其强大的续航能力得到广泛的关注。控制增程器的启动和停止是增程式混动***的核心技术之一。增程器是增程式混动***中的核心部件，是由内燃机和发电机组成的非线性强耦合***。内燃机和发电机关于扭矩的协调控制是控制增程器启动与停止的重难点。目前随着人工智能的发展，智能信息采集技术在增程器技术领域得到广泛的应用。在实现智能信息采集的关键方向，提高采集信号的频率，避免采集信号失真，是实现未来增程器信号采集所需要突破的重点。
对于增程器采集信号方面，专利号CN202110674088.5的中国发明提出了一种增程器台架试验转速采集测量装置，该方法经过测量模组内部的方向判别集成块内部逻辑判断获得增程器正转或者反转信号，通过功率分析仪分析后，再向外通讯。
但是，该方案的不足之处在于通过试验台采集的转速信号通过功率分析仪分析后，采样的频率过低，采样信号已经失真，分辨不出主要的特征，无法对增程器启停策略的提供完整的技术支持。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种增程器瞬时扭矩和转速测量装置及方法，用以解决现有技术中采样频率低，采集信号失真的问题。
为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种增程器瞬时扭矩和转速测量装置，包括：数据采集模组、转换模组以及通讯模组；其中，数据采集模组与转换模组连接；转换模组还与通讯模组连接；
数据采集模组，用于实时采集增程器的扭矩信息以及转速信息；
转换模组，用于将增程器的扭矩信息以及转速信息转换成预设格式，并将预设格式的扭矩信息以及转速信息发送给通讯模组；
通讯模组，用于将满足预设要求的扭矩信息以及转速信息以预设通讯方式向上位机发送报文。
优选的，数据采集模组包括检测模组以及采样模组；
检测模组，用于检测增程器的扭矩信息以及转速信息的变化状况；
采样模组，用于按照预设采集频率采集增程器的扭矩信号以及转速信号。
优选的，转换模组包括线性关系验证模组以及数字信号转换模组；
线性关系验证模组，用于接收增程器的扭矩信号以及转速信号，并验证增程器的扭矩信号以及转速信号是否呈线性关系；
数字信号转换模组，用于将呈线性关系的增程器的扭矩信号以及转速信号转换成数字信号，并将数字信号发送给检测模组。
优选的，通讯模组包括通讯准备模组以及发送模组；
通讯准备模组，用于检查增程式混动***的各个模组连接是否正常；
发送模组，用于将数字信号以预设格式向上位机发送报文。
优选的，通讯模组为CAN通讯模组，报文为CAN报文。
优选的，还包括显示模组；显示模组，用于显示数据采集模组采集的增程器的扭矩信息以及转速信息、通讯模组的状态以及报文发送状态。
第二方面，本发明还提供了一种增程器瞬时扭矩和转速测量方法，基于如上述任一种实现方式中的增程器瞬时扭矩和转速测量装置，包括：
通过数据采集模组实时采集增程器的扭矩信息以及转速信息；
通过转换模组将增程器的扭矩信息以及转速信息转换成预设格式，并将预设格式的扭矩信息以及转速信息发送给通讯模组；
通过通讯模组将满足预设要求的扭矩信息以及转速信息以预设通讯方式向上位机发送报文。
优选的，通过数据采集模组实时采集增程器的扭矩信息以及转速信息，包括：
实时检测增程器的扭矩信息以及转速信息的变化状况；
以预设采集频率采集增程器的扭矩信息以及转速信息的变化状况，得到增程器的扭矩信号以及转速信号。
优选的，通过转换模组将增程器的扭矩信息以及转速信息转换成预设格式，并将预设格式的扭矩信息以及转速信息发送给通讯模组，还包括：
获取至少三次任意时刻的增程器的扭矩信号以及转速信号；
取两次任意时刻的增程器的扭矩信号以及转速信号建立线性关系；
以第三次任意时刻的增程器的扭矩信号以及转速信号验证线性关系是否准确。
优选的，通过通讯模组将满足预设要求的扭矩信息以及转速信息以预设通讯方式向上位机发送报文，包括：
将收增程器的扭矩信号以及转速信号以预设数据位存储为报文，得到包含增程器的扭矩信号以及转速信号的报文；
将包含增程器的扭矩信号以及转速信号的报文，以预设报文格式发送给上位机。
采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的一种增程器瞬时扭矩和转速测量装置，通过数据采集模组直接对增程器的瞬时扭矩和瞬时转速进行高频采集，保证了采集信号不失真，再通过转换模组将采集信号转换为数字信号，由通讯模组发送给上位机对增程式混动***进行控制，实现了对瞬时扭矩和瞬时转速的高频采集，减少了信号的失真率。
附图说明
图1为本发明提供的增程器瞬时扭矩和转速测量装置的一实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的增程器瞬时扭矩和转速测量方法的一实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明提供了一种增程器瞬时扭矩和转速测量装置及方法，以下分别进行说明。
请参阅图1，图1为本发明提供的增程器瞬时扭矩和转速测量装置的一实施例的结构示意图，本发明的一个具体实施例，以小康动力增程器实验台架测量瞬时扭矩和瞬时转速进行说明，公开了一种增程器瞬时扭矩和转速测量装置，包括：数据采集模组10、转换模组20以及通讯模组30；其中，数据采集模组10与转换模组20连接；转换模组20还与通讯模组30连接；
数据采集模组10，用于实时采集增程器的扭矩信息以及转速信息；
转换模组20，用于将增程器的扭矩信息以及转速信息转换成预设格式，并将预设格式的扭矩信息以及转速信息发送给通讯模组30；
通讯模组30，用于将满足预设要求的扭矩信息以及转速信息以预设通讯方式向上位机发送报文。
在上述实施例中，首先通过数据采集模组10实时高频采集扭矩法兰发出的转速和扭矩信号，之后通过转换模组20将采集到的转速和扭矩频率信号，计算转换成数字信号通过以太网将采集控制器与工控机网络相连，工控机网络接收采集的数字信号后，将其以特定的报文格式向上位机发送报文，上位机根据报文信息对增程式混动***进行控制。
与现有技术相比，本实施例提供的一种增程器瞬时扭矩和转速测量装置，通过数据采集模组10直接对增程器的瞬时扭矩和瞬时转速进行高频采集，保证了采集信号不失真，再通过转换模组20将采集信号转换为数字信号，由通讯模组30发送给上位机对增程式混动***进行控制，实现了对瞬时扭矩和瞬时转速的高频采集，减少了信号的失真率。
在本发明的一些实施例中，数据采集模组10包括检测模组以及采样模组；
检测模组，用于检测增程器的扭矩信息以及转速信息的变化状况；
采样模组，用于按照预设采集频率采集增程器的扭矩信号以及转速信号。
在上述实施例中，检测模组为HBM T40B-DU2数字扭矩传感器，由于小康的试验台使用的扭矩法兰接入横河功率分析仪的接口采用RS422接口满足TTL(晶体管-晶体管逻辑电平)电平信号规定，高电压等价于逻辑1，低电压等价于逻辑0。故可采用数字信号采集卡，采样模组为NI 9041型采集卡，通过HBM T40B-DU2数字扭矩传感器对增程器的扭矩信息以及转速信息的变化状况进行检测，HBM T40B-DU2数字扭矩传感器与NI 9041型采集卡连接，HBM T40B-DU2数字扭矩传感器将检测情况发送给NI 9041型采集卡，NI 9041型采集卡的采样频率为10Mhz。
需要说明的是，数据采集模组10对增程器的转速信号和扭矩信号进行采集后，还要验证信号的准确性，即与功率分析仪采集到的转速信号和扭矩信号进行对比分析。通过实际测量结果得知，在增程器静止状态下，台架测试***采集计算得到的数据与横河WT1800E功率分析仪基本一致，误差存在于扭矩数据小数点后第2位，约为1％误差；在增程器稳定运行状态下，台架测试***采集计算得到的数据与横河WT1800E功率分析仪基本一致，扭矩误差约1.4％，转速一致。
在本发明的一些实施例中，转换模组20包括线性关系验证模组以及数字信号转换模组20；
线性关系验证模组，用于接收增程器的扭矩信号以及转速信号，并验证增程器的扭矩信号以及转速信号是否呈线性关系；
数字信号转换模组20，用于将呈线性关系的增程器的扭矩信号以及转速信号转换成数字信号，并将数字信号发送给检测模组。
在上述实施例中，增程器的扭矩信号与输出频率应当存在线性关系，通过HBMT40B-DU2数字扭矩传感器的说明书可知，当扭矩为0N*m时，输出频率为60KHz；当扭矩为500N*m时，输出频率为90KHz；当扭矩为-500N*m(反向)时，输出频率为30KHz。线性关系验证模组可以采用线性转换的方式500/(90-60)＝y/(x-60)，x为频率，y为扭矩(正向)。再任意取实际采集的扭矩信息进行验证，判断该线性关系是否准确。
数字信号转换模组20为CRIO 9039控制器，将NI 9041采集卡采集到的转速和扭矩信号，计算转换成数字信号后通过以太网将采集控制器与工控机网络相连。将呈线性关系的采集点信号转换成了数字信号，并通过以太网的方式发送给通讯模组30。
在本发明的一些实施例中，通讯模组30包括通讯准备模组以及发送模组；
通讯准备模组，用于检查增程式混动***的各个模组连接是否正常；
发送模组，用于将数字信号以预设格式向上位机发送报文。
在上述实施例中，通讯准备模组在进行通讯之前检查工控机以及采集设备之间的连接状况，工控机通过TCP/IP以太网方式的方式与通讯模组30连接，并确定CAN接收端程序已经运行。
发送模组通过CAN数据帧进行发送，其中，CAN数据帧的前8位代表转速值，后8位代表扭矩值，需要说明的是，CAN数据帧中的数据均为16进制。
在本发明的一些实施例中，通讯模组30为CAN通讯模组30，报文为CAN报文。
在上述实施例中，CAN通讯模组30具有多主控制、若软性、通信速度较快，通信距离远等特点，适合进行汽车通讯，而CAN通讯发送的报文则为CAN报文，通过CAN报文的Motorola格式或INTEL格式向外发送数据。
在本发明的一些实施例中，还包括显示模组40；显示模组40，用于显示数据采集模组10采集的增程器的扭矩信息以及转速信息、通讯模组30的状态以及报文发送状态。
在上述实施例中，显示模组40为显示屏，通过显示模组40可以直观的显示数据采集模组10采集的增程器的扭矩信息以及转速信息、通讯模组30的状态以及报文发送状态，当出现异常时，操作员也可以立刻进行处理。可以理解的是，显示模组40也可以显示操作界面，便于操作人员进行操作。
请参阅图2，图2为本发明提供的增程器瞬时扭矩和转速测量方法的一实施例的流程示意图，本发明还提供了一种增程器瞬时扭矩和转速测量方法，基于如上述任一种实现方式中的增程器瞬时扭矩和转速测量装置，包括：
S201、通过数据采集模组10实时采集增程器的扭矩信息以及转速信息；
S202、通过转换模组20将增程器的扭矩信息以及转速信息转换成预设格式，并将预设格式的扭矩信息以及转速信息发送给通讯模组30；
S203、通过通讯模组30将满足预设要求的扭矩信息以及转速信息以预设通讯方式向上位机发送报文。
在上述实施例中，通过增程器瞬时扭矩和转速测量装置，先对增程器的扭矩信息以及转速信息进行采集，以得到高频的采集信号，减少信号的失真，然后将采集信号转换为数字信号，数字信号才能被工控机以及上位机等识别，并将数字信号通过TCP/IP发送给通讯模组30，通讯模组30则读取数字信号后，生成CAN报文，并将CAN报文发送给上位机，上位机可以对增程式混动***进行控制。
在本发明的一些实施例中，通过数据采集模组10实时采集增程器的扭矩信息以及转速信息，包括：
实时检测增程器的扭矩信息以及转速信息的变化状况；
以预设采集频率采集增程器的扭矩信息以及转速信息的变化状况，得到增程器的扭矩信号以及转速信号。
在上述实施例中，预设采集频率为10MHz，高频率的实时采集增程器的扭矩信息以及转速信息，不通过功率分析仪进行分析，从而避免了功率分析仪降低了采集信号的采样频率，从而造成失真。
在本发明的一些实施例中，通过转换模组20将增程器的扭矩信息以及转速信息转换成预设格式，并将预设格式的扭矩信息以及转速信息发送给通讯模组30，还包括：
获取至少三次任意时刻的增程器的扭矩信号以及转速信号；
取两次任意时刻的增程器的扭矩信号以及转速信号建立线性关系；
以第三次任意时刻的增程器的扭矩信号以及转速信号验证线性关系是否准确。
在上述实施例中，当无法从传感器的说明书直接得出扭矩和频率的线性关系时，可以取两次任意时刻的增程器的扭矩信号以及转速信号建立线性方程关系式，并再取一次其他任意时刻的增程器的扭矩信号以及转速信号进行验证，判断采集到的扭矩信号与频率的线性关系是否可靠。可以理解的是，当集到的扭矩信号与频率呈线性关系时，采集的数据更可靠。
在本发明的一些实施例中，通过通讯模组30将满足预设要求的扭矩信息以及转速信息以预设通讯方式向上位机发送报文，包括：
将收增程器的扭矩信号以及转速信号以预设数据位存储为报文，得到包含增程器的扭矩信号以及转速信号的报文；
将包含增程器的扭矩信号以及转速信号的报文，以预设报文格式发送给上位机。
在上述实施例中，汽车之间的信息传输多为CAN通讯，通过CAN通讯能够快速将汽车的状态进行传输，通讯模组30根据采集到的扭矩信号以及转速信号生成CAN报文，CAN报文中的数据帧含有采集到的扭矩信号以及转速信号，将CAN报文设置成Motorola格式或INTEL格式向外发送，如上位机等。
综上，本发明提供的一种增程器瞬时扭矩和转速测量装置及方法，通过数据采集模组10直接对增程器的瞬时扭矩和瞬时转速进行高频采集，保证了采集信号不失真，再通过转换模组20将采集信号转换为数字信号，由通讯模组30发送给上位机对增程式混动***进行控制，实现了对瞬时扭矩和瞬时转速的高频采集，减少了信号的失真率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增程器瞬时扭矩和转速测量装置，其特征在于，包括：数据采集模组、转换模组以及通讯模组；其中，所述数据采集模组与所述转换模组连接；所述转换模组还与所述通讯模组连接；
所述数据采集模组，用于实时采集增程器的扭矩信息以及转速信息；
所述转换模组，用于将增程器的所述扭矩信息以及所述转速信息转换成预设格式，并将预设格式的扭矩信息以及转速信息发送给所述通讯模组；
所述通讯模组，用于将满足预设要求的扭矩信息以及转速信息以预设通讯方式向上位机发送报文。
2.根据权利要求1所述的增程器瞬时扭矩和转速测量装置，其特征在于，所述数据采集模组包括检测模组以及采样模组；
所述检测模组，用于检测所述增程器的扭矩信息以及转速信息的变化状况；
所述采样模组，用于按照预设采集频率采集所述增程器的扭矩信号以及转速信号。
3.根据权利要求2所述的增程器瞬时扭矩和转速测量装置，其特征在于，所述转换模组包括线性关系验证模组以及数字信号转换模组；
所述线性关系验证模组，用于接收所述增程器的扭矩信号以及转速信号，并验证所述增程器的扭矩信号以及转速信号是否呈线性关系；
所述数字信号转换模组，用于将呈线性关系的所述增程器的扭矩信号以及转速信号转换成数字信号，并将所述数字信号发送给所述检测模组。
4.根据权利要求3所述的增程器瞬时扭矩和转速测量装置，其特征在于，所述通讯模组包括通讯准备模组以及发送模组；
所述通讯准备模组，用于检查所述增程式混动***的各个模组连接是否正常；
所述发送模组，用于将所述数字信号以预设格式向上位机发送报文。
5.根据权利要求4所述的增程器瞬时扭矩和转速测量装置，其特征在于，所述通讯模组为CAN通讯模组，所述报文为CAN报文。
6.根据权利要求1所述的增程器瞬时扭矩和转速测量装置，其特征在于，还包括显示模组；所述显示模组，用于显示所述数据采集模组采集的增程器的扭矩信息以及转速信息、所述通讯模组的状态以及所述报文发送状态。
7.一种增程器瞬时扭矩和转速测量方法，基于如上述权利要求1-6所述的增程器瞬时扭矩和转速测量装置，其特征在于，包括：
通过数据采集模组实时采集增程器的扭矩信息以及转速信息；
通过转换模组将增程器的所述扭矩信息以及所述转速信息转换成预设格式，并将预设格式的扭矩信息以及转速信息发送给所述通讯模组；
通过通讯模组将满足预设要求的扭矩信息以及转速信息以预设通讯方式向上位机发送报文。
8.根据权利要求7所述的增程器瞬时扭矩和转速测量方法，其特征在于，所述通过数据采集模组实时采集增程器的扭矩信息以及转速信息，包括：
实时检测所述增程器的扭矩信息以及转速信息的变化状况；
以预设采集频率采集所述增程器的扭矩信息以及转速信息的变化状况，得到所述增程器的扭矩信号以及转速信号。
9.根据权利要求7所述的增程器瞬时扭矩和转速测量方法，其特征在于，所述通过转换模组将增程器的所述扭矩信息以及所述转速信息转换成预设格式，并将预设格式的扭矩信息以及转速信息发送给所述通讯模组，还包括：
获取至少三次任意时刻的所述增程器的扭矩信号以及转速信号；
取两次所述任意时刻的所述增程器的扭矩信号以及转速信号建立线性关系；
以第三次所述任意时刻的所述增程器的扭矩信号以及转速信号验证所述线性关系是否准确。
10.根据权利要求7所述的增程器瞬时扭矩和转速测量方法，其特征在于，所述通过通讯模组将满足预设要求的扭矩信息以及转速信息以预设通讯方式向上位机发送报文，包括：
将收所述增程器的扭矩信号以及转速信号以预设数据位存储为报文，得到包含所述增程器的扭矩信号以及转速信号的报文；
将包含所述增程器的扭矩信号以及转速信号的报文，以预设报文格式发送给上位机。
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