电动赛车混合动力电源控制系统技术方案

电动赛车混合动力电源控制系统，属于赛车电源控制领域，为了解决赛车不同赛段对于不同电源驱动的需求不同的问题，技术要点是：包括复合电源管理系统、车况和环境信息采集系统、动力电池组、超级电容和双向DC/DC变换器；复合电源管理系统通过CAN总线分别与动力电池组、双向DC/DC变换器、超级电容连接；所述超级电容与双向DC/DC变换器连接，超级电容通过双向DC/DC变换器与动力电池组并联接入能量输出直流母线。效果是：由动力电池组、超级电容和双向DC/DC变换器组成，以实现一种复合电源形式，并且，电动赛车混合动力电源控制系统，以对该复合电源具体形式进行选择，以实现复合供电方式，满足赛车不同赛段的电源驱动需求。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种混合动力的电源管理控制系统，具体的说是涉及一种适用于电动赛车的超级电容和锂电池混合动力电源管理控制系统。
技术介绍
目前，已有的电源管理控制系统大多为单一储能元件的电源管理系统，在各领域应用最为广泛的是电池电源管理系统，例如锂离电池电源管理系统、铅酸电池电源管理系统。这种传统的电源管理系统通过电压、电流和温度传感器监测电池的工作状态，在充放电过程中若出现过压、过流和温度过高的时候，系统利用声光报警发出危险警告，若警报一段时间内未得到消除，系统主控单元会切断电源保护管理系统和所供电设备，以免烧毁。电动赛车如果可以具有一种复合电源，并且，该复合电源的切换，可以由此控制，根据赛车的要求，对其电源驱动进行切换，则可以适应不同的赛段要求，提升该赛车性能。
技术实现思路
为了解决赛车不同赛段对于不同电源驱动的需求不同的问题，本技术提供如下技术方案：一种电动赛车混合动力电源控制系统，包括复合电源管理系统、车况和环境信息采集系统、动力电池组、超级电容和双向DC/DC变换器；复合电源管理系统通过CAN总线分别与动力电池组、双向DC/DC变换器、超级电容连接；所述超级电容与双向DC/DC变换器连接，超级电容通过双向DC/DC变换器与动力电池组并联接入能量输出直流母线。进一步的，复合电源管理系统是由主处理器以及与其分别连接的信号采集处理电路、KEY键盘、LCD显示屏、绝缘报警模块、SD卡、电机驱动器和至少两种储能元件组成。进一步的，信号采集处理电路包括若干对的锂离蓄电池、对超级电容的电压、电流和温度参数中至少一种进行测量的传感器组；若干组对加速踏板和/或制动踏板的倾角测量的倾角传感器，对信号进行放大的信号放大器和AD转换器。进一步的，车况和环境信息采集系统是用于采集电动机转速，动力电池和超级电容的电压、电流和温度，赛车姿态，环境温度和湿度信息的传感器组。进一步的，双向DC/DC变换器控制超级电容充放电状态，当双向DC/DC变换器升压Boost模式打开时，超级电容处于放电状态；当双向DC/DC变换器降压Buck模式打开时，超级电容处于充电状态。进一步的，主处理器采用STM32F103ZET6芯片。进一步的，还包括驱动模式控制系统，所述驱动模式控制系统通过CAN总线分别与复合电源管理系统和车况、环境信息采集系统连接。有益效果：本技术的电动赛车的电源，由动力电池组、超级电容和双向DC/DC变换器组成，以实现一种复合电源形式，并且，电动赛车混合动力电源控制系统，以对该复合电源具体形式进行选择，以实现复合供电方式，满足赛车不同赛段的电源驱动需求。附图说明图1为隶属度函数图，其中：图1a是电机转速隶属度函数图、图1b是加速踏板开度隶属度函数图，图1c是环境湿度隶属度函数图；图中纵坐标均是混合动力驱动概率系数，图1a的横坐标是电机转速，电机转速的横坐标是加速踏板开度，图1c的横坐标是加速踏板开度。图2是本专利技术的基于超级电容的电动赛车混合动力电源管理控制系统的结构示意图。图3是本专利技术的复合电源管理系统原理图。图4是本专利技术实施例1中的驱动模式逻辑判断示意图。图5为干燥环境下轮胎在柏油路面滚动时所受滚动摩擦力示意图。图6为环境湿度较大时轮胎在柏油路面滚动时所受滚动摩擦力示意图。具体实施方式实施例1：一种电动赛车混合动力电源控制系统，包括驱动模式控制系统、复合电源管理系统、车况和环境信息采集系统、动力电池组、超级电容和双向DC/DC变换器；所述驱动模式控制系统通过CAN总线分别与复合电源管理系统和车况、环境信息采集系统连接，复合电源管理系统通过CAN总线分别与动力电池组、双向DC/DC变换器、超级电容连接；所述超级电容与双向DC/DC变换器连接，超级电容通过双向DC/DC变换器与动力电池组并联接入能量输出直流母线。其中,关于该控制系统的硬件部分：驱动模式控制系统，其用于判定并选择赛车的电源驱动模式，通过对车况和环境信息的判断分析选择最佳动力输出模式(即电源请驱动模式)，提高赛车性能，该部分主要是由控制器组成。复合电源管理系统包括动力电池组SOC监测模块、超级电容SOC监测模块、绝缘监测模块和LCD显示模块和数据存储模块。电池组SOC监测模块和超级电容SOC监测模块通过实时检测的电池和超级电容的电压、电流和温度信号仅估算剩余电量，确保储能元件在健康状态下工作；绝缘监测模块用于监测储能元件在充放电过程中是否发生漏电，若检测值达到设定上限，立刻切断整车电源，防止赛车起火保证，车手安全；LCD显示模块用于实时显示车况、环境、运动模式、电源参数等信息；数据存储模块用于储存车辆运行中采集的各类信号值，为分析赛车性能提供参考。作为一种实施例，复合电源管理系统是由主处理器以及与其分别连接的信号采集处理电路、KEY键盘、LCD显示屏、绝缘报警模块、SD卡、双向DC/DC变换器、电机驱动器和至少两种储能元件组成。双向DC/DC变换器控制超级电容充放电状态。当变换器升压Boost模式打开时，超级电容处于放电状态；当变换器降压Buck模式打开时，超级电容处于充电状态，所需能量大部分来自于赛车刹车与滑行时电动机产生的能量。车况和环境信息采集系统用于采集电动机转速，动力电池和超级电容的电压、电流和温度，赛车姿态，环境温度和湿度信息。通过CAN总线讲数据传输给运动模式控制系统。所述驱动模式控制系统执行基于超级电容的电动赛车混合动力电源管理控制策略：基于超级电容的混合动力电动赛车基本的动力输出模式分为动力电池单独供电驱动和动力电池与超级电容联合供电驱动两种。这两种动力输出模式的选择受多种因素的影响，例如：电机转速，加速踏板开度，轮胎摩擦力等，其中对轮胎摩擦力影响最大的是环境湿度，多种因素的共同作用决定了动力输出的模式。本专利技术采用基于模糊逻辑的动力输出控制策略，主要由两个模块组成，第一个模块为模糊推理器模糊控制器模块，有三个输入和一个输出，输入分别为电机转速、加速踏板行程以及轮胎摩擦力，输出为混合动力驱动概率系数。第二个模块是模式选择模块，根据模糊模糊推理器模糊控制器模块的输出判断是否切换供电模式。模糊模糊推理器模糊控制器模块的三个输入量分别是电机转速、加速踏板行程以及环境湿度，这三个量的模糊化为后面模糊规则的解释和实施提供了先决条件。虽然轮胎摩擦力是为模式选择的一个重要因素，然而轮胎摩擦力无法直接测量获得，或者其获取的难度较大，而环境湿度对轮胎摩擦力的影响非常大，用环境湿度作为模式切换的一个主要影响因素，同样可以达到模式选择的目的，为此，本实施例使用空气湿度作为判断条件，而这种因素替换，对于本实施例的模式选择来说，判断的准确率并无明显下降。滑动摩擦力的大小和彼此接触物体的相互间的正压力成正比：即f＝μN，其中μ为比例常数叫“滑动摩擦系数”，也被称为“动摩擦因数”它是一个没有单位的数值。滑动摩擦系数与接触物体的材料、表面光滑程度、干湿程度、表面温度、相对运动速度等都有关系。图5和图6为湿度对滑动摩擦力影响的示意图。图5为干燥环境下轮胎在柏油路面滚动时所受滚动摩擦力示意图，由于路面较为粗糙，轮胎受到的滚动摩擦力f较大；图6为环境湿度较大时轮胎在柏油路面滚动时所受滚动摩擦力示意图，柏油路面会覆盖一层水膜，对柏油路面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动赛车混合动力电源控制系统，其特征在于，包括复合电源管理系统、车况和环境信息采集系统、动力电池组、超级电容和双向DC/DC变换器；复合电源管理系统通过CAN总线分别与动力电池组、双向DC/DC变换器、超级电容连接；所述超级电容与双向DC/DC变换器连接，超级电容通过双向DC/DC变换器与动力电池组并联接入能量输出直流母线。

【技术特征摘要】
1.一种电动赛车混合动力电源控制系统，其特征在于，包括复合电源管理系统、车况和环境信息采集系统、动力电池组、超级电容和双向DC/DC变换器；复合电源管理系统通过CAN总线分别与动力电池组、双向DC/DC变换器、超级电容连接；所述超级电容与双向DC/DC变换器连接，超级电容通过双向DC/DC变换器与动力电池组并联接入能量输出直流母线。2.如权利要求1所述的电动赛车混合动力电源控制系统，其特征在于，复合电源管理系统是由主处理器以及与其分别连接的信号采集处理电路、KEY键盘、LCD显示屏、绝缘报警模块、SD卡、双向DC/DC变换器、电机驱动器和至少两种储能元件组成。3.如权利要求2所述的电动赛车混合动力电源控制系统，信号采集处理电路包括若干对的锂离蓄电池、对超级电容的电压、电流和温度参数中至少一种进行测量的传感器组；若干组对加速踏板和/或制动踏板的倾角测量的倾角传...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，徐凯，崔艳秋，葛平淑，赵秀春，
申请(专利权)人：大连民族大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21