一种应用于电动方程式赛车的集成式多功能控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于电动方程式赛车的集成式多功能控制系统，包括整车控制模块、数据采集模块以及配电模块；数据采集模块、整车控制模块和配电模块均设置于PCB板上，PCB板采用四层电路板设计，其中中间两层分别设置为电源层和地层，减少了电源的回流面积；对于高速的晶振走线进行等长布线，并尽量靠近芯片引脚；滤波电容尽量靠近芯片引脚，保证对输入芯片的电源进行有效滤波处理。本发明专利技术将部分配电模块逻辑的线路融入控制系统的PCB板中，减少了配电箱电线的数量，解决了内部线束杂乱、焊点密集、布局不合理的问题，减少了人工布线和装配的差错，从而提高线路的稳定与安全。从而提高线路的稳定与安全。从而提高线路的稳定与安全。

An integrated multifunctional control system for electric Formula Racing

【技术实现步骤摘要】
一种应用于电动方程式赛车的集成式多功能控制系统


[0001]本专利技术属于电动车控制系统领域，具体涉及一种应用于电动方程式赛车的集成式多功能控制系统。

技术介绍

[0002]整车控制系统是车辆控制的核心内容，整车控制系统的性能直接影响了整车的开发周期和稳定性，是电动方程式赛车的核心技术。目前我国的整车控制系统的研发主要面对电动新能源汽车开发，在控制要求和控制模式上跟比赛有较大不同，接口定义各不相同，售后维修等都具有很大问题。现有技术中目前使用的整车控制器，控制模式单一，数据采集匮乏，调试难度大，且有关车载电线的故障频发，车辆稳定性差，维修压力较大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供一种应用于电动方程式赛车的集成式多功能控制系统，在保证了整车控制功能的同时，增加了数据采集、无线通讯、多功能显示以及实现低压电路逻辑等功能，解决了传统控制系统数据采集匮乏和整车线路不稳定的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种应用于电动方程式赛车的集成式多功能控制系统，包括整车控制模块、数据采集模块以及配电模块；其中，
[0005]数据采集模块，用于采集监测车辆的实时状态物理量，实时状态物理量至少包括四轮实时轮速，电池电量及温度，四个悬架弹簧伸缩量，GPS定位信息和整车的姿态数据；
[0006]整车控制模块，用于读取实时状态物理量并做相关运算处理，生成控制指令发送至整车的电机控制器；
[0007]配电模块，用于向整车控制模块供电；
[0008]数据采集模块、整车控制模块和配电模块均设置于PCB板上，PCB板采用四层电路板设计，其中中间两层分别设置为电源层和地层，减少了电源的回流面积；对于高速的晶振走线进行等长布线，并尽量靠近芯片引脚；滤波电容尽量靠近芯片引脚，保证对输入芯片的电源进行有效滤波处理。
[0009]配电模块包括顺次连接的安全回路模块、供电模块和TSAL模块；其中，
[0010]安全回路模块，用于与电器元件连接形成该电器元件保护电路，在出现元器件故障断路时控制该电路断开以及控制BMS互锁；
[0011]供电模块，用于提供电压以及变压，并进行自充电；
[0012]TSAL模块，用于接收高压继电器以及高压电池组两端电压信号，通过或门与非门的运算，使车辆在运行过程时TSAL灯亮红灯，在断开高压时TSAL灯亮绿灯。
[0013]整车控制模块包括电源模块、最小系统、CAN通讯模块以及无线通讯模块；其中，电源模块分别与配电模块、最小系统以及数据采集模块，用于接收来自配电模块的电压并向整车控制模块以及数据采集模块供电；最小系统作为主控制器，用于控制内部计算；CAN通讯模块与无线通讯模块分别通过CAN网络以及SPI网络与外部信息交互。
[0014]供电模块选用的芯片型号为MC33063和BQ24105
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Q1。
[0015]TSAL模块选用的芯片型号为TLD1120EL和NE555。
[0016]最小系统采用STM32F407ZGT6单片机。
[0017]CAN通讯模块采用6N137光耦进行隔离。
[0018]无线通讯模块的型号为RNF24L01。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0020]本专利技术将部分配电模块逻辑的线路融入控制系统的PCB板中，减少了配电箱电线的数量，解决了内部线束杂乱、焊点密集、布局不合理的问题，减少了人工布线和装配的差错，从而提高线路的稳定与安全。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例的电路板功能逻辑图。
[0022]图2为本专利技术实施例中配电模块与整车的接线图。
[0023]图中，1
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安全回路状态指示灯信号；2
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BMS故障指示信号；3
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BMS复位信号；4
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高压主开关
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；5
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高压主开关+；6
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车舱互锁+；7
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车舱互锁
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；8
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电池箱互锁+；9
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电池箱互锁
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；10
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电机控制器互锁+；11
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电机控制器互锁
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；12
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BSPD互锁+；13
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BSPD互锁
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；14
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激活按钮+；15
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激活按钮
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；16
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12V+；17
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12V+；18
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12V+；19
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5V+；20
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TSAL指示灯(绿)+；21
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TSAL指示灯(红)+；22
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TSOFF指示灯+；23
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TSAL指示灯GND；24
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高压继电器信号KM1_Sig；25
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高压继电器信号KM2_Sig；26
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高压继电器信号KM3_Sig。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0025]本专利技术的技术方案为：
[0026]基于电动方程式赛车的集成式多功能控制系统的设计，包括整车控制模块、数据采集模块以及配电模块。
[0027]配电模块，该模块主要分为供电模块、TSAL模块以及安全回路模块。该模块的接线定义图见图2。
[0028]供电模块，其包括MC33063型号的芯片和BQ24105
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Q1型号的芯片，作用分别为将12V转化为5V和防止DCDC对低压电池过充。该模块主要作用为提供12V和5V的电压，并且还可通过DCDC进行自充电。
[0029]TSAL模块，其主要作用为接收高压继电器以及高压电池组两端电压的信号，通过或门与非门的运算，使车辆在运行过程中TSAL灯亮红灯，当断开高压时亮绿灯。
[0030]TSAL模块，包括TLD1120EL型号的芯片和NE555芯片，前者为电路信号提供足够的电流，起到驱动电路的作用，后者使TSAL灯可以按照特定的频率去亮灭。
[0031]安全回路模块，其主要功能为将重要电器元件连接在一条电路里并且该电路中接
有某一常开继电器的控制端，该继电器的受控端接在高压电池的一侧，当该电路通电时该继电吸合高压回路接通，当该回路中某一元件故障导致该电路断电，则常开继电器断开，高压回路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于电动方程式赛车的集成式多功能控制系统，其特征在于，包括整车控制模块、数据采集模块以及配电模块；其中，数据采集模块，用于采集监测车辆的实时状态物理量，实时状态物理量至少包括四轮实时轮速，电池电量及温度，四个悬架弹簧伸缩量，GPS定位信息和整车的姿态数据；整车控制模块，用于读取实时状态物理量并做相关运算处理，生成控制指令发送至整车的电机控制器；配电模块，用于向整车控制模块供电；数据采集模块、整车控制模块和配电模块均设置于PCB板上，PCB板采用四层电路板设计，其中中间两层分别设置为电源层和地层，减少了电源的回流面积；对于高速的晶振走线进行等长布线，并尽量靠近芯片引脚；滤波电容尽量靠近芯片引脚，保证对输入芯片的电源进行有效滤波处理。2.根据权利要求1所述的一种应用于电动方程式赛车的集成式多功能控制系统，其特征在于，配电模块包括顺次连接的安全回路模块、供电模块和TSAL模块；其中，安全回路模块，用于与电器元件连接形成该电器元件保护电路，在出现元器件故障断路时控制该电路断开以及控制BMS互锁；供电模块，用于提供电压以及变压，并进行自充电；TSAL模块，用于接收高压继电器以及高压电池组两端电压信号，通过或门与非门的运算，使车辆在运行过程时TSAL灯亮红灯，在断开高压时TSAL灯亮绿...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建国，陈佳豪，常万里，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：