《電子技術(shù)應(yīng)用》
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為電動超級賽車設(shè)計控制系統(tǒng)

CompactRIO可以讓電動賽車像普通汽車一樣運行
2011-04-25
作者:Robert Repas
關(guān)鍵詞: FPGA CompactRIO 電動車 能源汽車

The Challenge:
  人們一般認(rèn)為,,電動車行駛速度較低,且無法遠(yuǎn)距離行駛。環(huán)保持久賽車(Racing Green Endurance)團隊創(chuàng)造了最新款的賽車Radical SRZero,。他們希望在推動電動車技術(shù)發(fā)展的同時,這款賽車能成為世界上最具駕駛樂趣的可替代能源汽車
 
The Solution:
  Radical SRZero是在Radical Sportscars SR8底盤的基礎(chǔ)上改進的大功率電動車。它的后輪上的輪轂馬達可以為更多電池騰出空間,,并且能夠減少機械損耗。兩個140-千瓦(200制動馬力)馬達可以為賽車提供總共400制動馬力的功率。
 
Author(s):
  Robert Repas - Racing Green Endurance

SRZero全電動賽車完成了長達16,000英里的旅程——從費爾班克斯,、阿拉斯加到阿根廷,。

  人們一般認(rèn)為,電動車行駛速度較低,,且無法遠(yuǎn)距離行駛,。環(huán)保持久賽車(Racing Green Endurance)團隊想要推翻這個觀點。因此他們創(chuàng)造了最新款的賽車Radical SRZero,。他們希望在推動電動車技術(shù)發(fā)展的同時,,這款賽車能成為世界上最具駕駛樂趣的可替代能源汽車。
 
  Radical SRZero是在Radical Sportscars SR8底盤的基礎(chǔ)上改進的大功率電動車,。它的后輪上的輪轂馬達可以為更多電池騰出空間,,并且能夠減少機械損耗。兩個140-千瓦(200制動馬力)馬達可以為賽車提供總共400制動馬力的功率,。由電量為54-千瓦時的磷酸鋰鐵電池組為兩個馬達以及賽車的其余部分提供電力,。
 
  環(huán)保持久賽車(RGE)團隊把這輛電動超級賽車稱之為SRZero,它重2,400磅,,最高速度為124英里/小時(200公里/小時)。它在7秒時間內(nèi)可以從0英里/小時加速至62 英里/小時(100公里/小時),,并且電池充滿電后可以行駛248英里(400公里),。
 
  直輪驅(qū)動不需要傳動系統(tǒng)、變速箱和機械差動裝置,。但是,,機械差動裝置仍需要用于賽車操作和減少輪胎磨損。設(shè)計團隊通過在賽車轉(zhuǎn)彎時,,加快外輪馬達的轉(zhuǎn)速并且降低內(nèi)輪馬達的轉(zhuǎn)速,,創(chuàng)造出電氣差動系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)必須處理整個賽車(例如油門踏板和剎車)上安裝的傳感器發(fā)出的模擬信號,,并且適當(dāng)控制逆變器、電池管理系統(tǒng)和高壓系統(tǒng),,避免損壞部件,。
 
  根據(jù)制造單座方程式賽車參加設(shè)計競賽的以往經(jīng)驗,團隊選擇美國國家儀器公司(NI)生產(chǎn)的CompactRIO作為控制系統(tǒng),。他們知道CompactRIO會絕對可靠地運行事先寫入的FPGA的代碼,。這可以使其及時、安全地運行關(guān)鍵性任務(wù)并且通過實時控制器為賽車的操作系統(tǒng)提供文件輸入/輸出,。
 
  CompactRIO可以讓電動賽車像普通汽車一樣運行,。例如,在司機轉(zhuǎn)動點火鑰匙時,賽車會正常啟動并且準(zhǔn)備行駛,。司機不會感覺到啟動-行駛過程(包括檢查和檢驗是否所有系統(tǒng)和傳感器都正常運行)的復(fù)雜,。
 
  CompactRIO在正常行駛情況下會分別控制每個組件。例如,,F(xiàn)PGA上獨立的軟件程序段可以監(jiān)控電池管理,、逆變器控制、熱管理,、車輛穩(wěn)定性和充電器管理,。另外,可以記錄賽車的一般狀態(tài),,例如是否正在充電,、行駛或者處于調(diào)試狀態(tài)。在MathScript RT Module 運行高級的,、依賴非線性狀態(tài)的Ricatti方程式算法進行車輛穩(wěn)定性控制的同時,,NI LabVIEW Real-Time 會記錄所有數(shù)據(jù),以供進一步研究,。
 
  CompactRIO上的其他算法設(shè)法使操作可用性最大化,。例如,轉(zhuǎn)矩減少算法在探測到運行的部件接近極限值(例如馬達過熱或者電池組電壓太低)時,,會降低馬達的轉(zhuǎn)矩,。
 
  FPGA還被用于安全功能。在探測到任何異常情況時,,它一般會使賽車停止運行,,以避免事故發(fā)生并且保護機電系統(tǒng)。
 
  現(xiàn)在,,這款賽車已經(jīng)從阿拉斯加州的費爾班克斯市沿著泛美(Pan-American)高速公路行駛到位于世界最南端的城市 — 阿根廷烏斯懷亞市,,總共行駛了16000多英里(26000公里)。CompactRIO成為賽車上安裝的最可靠的組件之一,,未出現(xiàn)過任何故障,。

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