為電動超級賽車設計控制系統

　　"CompactRIO可以讓電動賽車像普通汽車一樣運行。"

　　– Robert Repas, Racing Green Endurance

　　The Challenge:

　　人們一般認為，電動車行駛速度較低，且無法遠距離行駛。環保持久賽車（Racing Green Endurance）團隊創造了最新款的賽車Radical SRZero。他們希望在推動電動車技術發展的同時，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。

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。

　　Author(s):

　　Robert Repas - Racing Green Endurance

　　人們一般認為，電動車行駛速度較低，且無法遠距離行駛。環保持久賽車（Racing Green Endurance）團隊想要推翻這個觀點。因此他們創造了最新款的賽車Radical SRZero。他們希望在推動電動車技術發展的同時，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）。

　　直輪驅動不需要傳動系統、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。設計團隊通過在賽車轉彎時，加快外輪馬達的轉速并且降低內輪馬達的轉速，創造出電氣差動系統。控制系統必須處理整個賽車（例如油門踏板和剎車）上安裝的傳感器發出的模擬信號，并且適當控制逆變器、電池管理系統和高壓系統，避免損壞部件。

　　根據制造單座方程式賽車參加設計競賽的以往經驗，團隊選擇美國國家儀器公司(NI)生產的CompactRIO作為控制系統。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、安全地運行關鍵性任務并且通過實時控制器為賽車的操作系統提供文件輸入/輸出。

　　CompactRIO可以讓電動賽車像普通汽車一樣運行。例如，在司機轉動點火鑰匙時，賽車會正常啟動并且準備行駛。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和傳感器都正常運行）的復雜。

　　CompactRIO在正常行駛情況下會分別控制每個組件。例如，FPGA上獨立的軟件程序段可以監控電池管理、逆變器控制、熱管理、車輛穩定性和充電器管理。另外，可以記錄賽車的一般狀態，例如是否正在充電、行駛或者處于調試狀態。在MathScript RT Module 運行高級的、依賴非線性狀態的Ricatti方程式算法進行車輛穩定性控制的同時，NI LabVIEW Real-Time 會記錄所有數據，以供進一步研究。

　　CompactRIO上的其他算法設法使操作可用性最大化。例如，轉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，以避免事故發生并且保護機電系統。

　　現在，這款賽車已經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，未出現過任何故障。