一种纯电动方程式赛车整车电气系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112026672A(43)申请公布日2020.12.04(21)申请号202010850348.5(22)申请日2020.08.21(71)申请人东南大学地址211100江苏省南京市江宁区东南大学路2号(72)发明人殷国栋柏硕庄伟超耿可可徐利伟卢彦博(74)专利代理机构北京德崇智捷知识产权代理有限公司11467代理人王斌(51)Int.Cl.B60R16/02(2006.01)B60R16/023(2006.01)B60L3/00(2019.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种纯电动方程式赛车整车电气系统(57)摘要本发明提出一种纯电动方程式赛车整车电气系统，以主控制器为核心，基于CAN总线进行数据传输，电气系统包括驱动系统、电池及BMS管理系统、安全系统和控制及数据采集系统。驱动系统采用后轮双电机驱动；电池及BMS管理系统实时检测电池的电流、电压、温度等信号，动态制定电池管理策略，通过热管理、主动均衡管理、充电管理、放电管理等手段控制电池工作在合适工况；安全系统实时检测赛车状态，若状态异常则切断所有动力来源；控制及数据采集系统结合踏板角度传感器等信号得到赛车行驶意图，最终实现赛车的动力系统、高压电安全、硬件预警保护等控制，解决了电动赛车线束布置复杂、CAN信号抗干扰能力弱、电气系统的鲁棒性差等问题。CN112026672ACN112026672A权利要求书1/2页1.一种纯电动方程式赛车整车电气系统，其特征在于基于CAN总线进行数据传输，包括主控制器、驱动系统、电池及BMS管理系统、安全系统和控制及数据采集系统；所述主控制器负责综合协调和控制电动赛车的运行参数；所述驱动系统采用后轮双电机驱动；所述电池及BMS管理系统实时检测电池的电流、电压、温度信号，动态制定电池管理策略，通过热管理、主动均衡管理、充电管理、放电管理控制电池工作在合适工况；所述安全系统实时检测驱动系统、电池及BMS管理系统状态，当赛车出现故障时及时切断所有动力来源；所述控制及数据采集系统与赛车的各传感器连接，实时采集各传感器的工作状态，分析得到赛车行驶意图，控制赛车稳定高效运行。2.根据权利要求1所述的纯电动方程式赛车整车电气系统，其特征在于所述驱动系统主要包括驱动电机和驱动电机控制器，采用水冷方式对电机和电机控制器进行冷却。3.根据权利要求1所述的纯电动方程式赛车整车电气系统，其特征在于所述电池及BMS管理系统主要包括动力蓄电池箱、动力蓄电池管理系统、预充电回路和放电回路，其中动力蓄电池箱由单体成组的电池组、绝缘继电器、散热风扇和蓄电池指示器组成，动力蓄电池管理系统由主控模块BMU和采集均衡模块BSU组成，并通过CAN总线与整车控制器通信，电池状态实时显示在前环仪表显示控制系统上；预充电回路通过预充电电阻和预充电继电器进行预充电，放电回路为高压断开后驱动器内部电容放电提供通路。4.根据权利要求3所述的纯电动方程式赛车整车电气系统，其特征在于所述采集均衡模块BSU由电池的电压、电流和温度采集传感器构成，将采集的传感器数据和主控制器通过CAN总线组网通信，最终完成电池状态信号的采集。5.根据权利要求3所述的纯电动方程式赛车整车电气系统，其特征在于所述主控模块BMU通过CAN接口与采集均衡模块BSU进行高速通信，通过对电池组数据的实时采集分析，动态制定电池管理策略，通过热管理、主动均衡管理、充电管理、放电管理、边界管理手段控制电池工作在合适的工况，同时与赛车主控制器进行通讯。6.根据权利要求1所述的纯电动方程式赛车整车电气系统，其特征在于所述安全系统包含安全系统主开关、故障保护模块、安全回路启动互锁系统、硬件预警和保护系统、高压电安全系统；其中安全系统主开关包括惯性开关、急停开关、制动超程开关和TSMS驱动系统开关；故障保护模块包含BMS故障保护模块、IMD故障保护模块和制动可靠性装置保护模块；硬件预警和保护系统包括驱动系统激活指示灯和启动鸣笛驱动电路；高压电安全系统包括DC\DC转换系统、高压断开装置模块和辅助低压抗干扰系统；安全系统各模块以串联的方式相连，集成在PCB电路板上。7.根据权利要求6所述的纯电动方程式赛车整车电气系统，其特征在于优化整车线束布置，惯性开关、急停开关和制动超程开关的线缆沿着车身布置，采用波纹管密封并固定在扎带座上，在出现紧急情况时能够立即断开，直接关断安全回路。8.根据权利要求1所述的纯电动方程式赛车整车电气系统，其特征在于所述控制及数据采集系统主要包括能量计、油门踏板角度传感器、制动踏板角度传感器、方向盘传感器、加速度传感器、前环仪表显示控制系统和热管理系统，其中踏板角度传感器使用AD转换器将模拟信号调理转换为数字信号，从而获得踏