17届智能车-湖科逐梦四队硬件开源

写在前面的话

时间很快，25号17届智能车湖南赛点就落下了帷幕，由于比赛时候驱动损坏导致无法完赛，特此开源硬件，和大家一同学习交流进步。（充电LCC大概3s，线上赛道26s左右完赛）

充电部分

LCC方案

首先，先介绍大家比较关心的充电部分，在本次比赛之中我采用的是LCC方案，lcc具体该如何配置大家可详见卓大的文章《火中取栗(36条消息) 火中取栗_卓晴的博客-CSDN博客_火中取栗》，下面我分享下在具体配置参数时的一些经验。

可能大家采用LCC方案的，大部分都已学习逐飞开源的硬件为主，即逐飞小线圈，这个方案带来的问题就是逐飞提供的线圈面积过小，导致实际接受电压大概只有12V左右，即使参数配置良好，实际的充电速度仍然较慢。因此在此次比赛中我采用励兹线来自行绕制线圈，面积介于逐飞和龙邱线圈之中，我个人称之为中线圈，经过实际测量发现接受电压大概在23V左右，最后通过合理的参数计算和lucky number之后，得到了一个还不错的结果，速度也差强人意。

下面贴一下测试图

实际从0-12v大概3s左右（可能实际上还快些。。。。。。）

具体参数：

输出电感： 2.73UuH

频率：150Khz

输入电压：22V

接收线圈电感：11.6uH

输出电路： 8.55A

并联电容：412.3776nF

串联电容：126.9291nF

大家如果觉得计算麻烦的话我推荐使用火星大王蒟蒻云里面的小程序，计算方便一些（手动@火星大王）

当然，我个人认为，LCC参数配置有些玄学，考虑到电容电感电桥仪器的误差，如果要得到一个比较合适的参数，需要花费大量时间去凑（当然我两个小时就凑出来了）所以下面介绍下恒功率充电。

恒功率充电

与LCC相比，恒功率充电的鲁棒性优秀，同时充电的功率，速度都比较可控，缺点就是引入了控制算法，需要软硬件结合，同时电路较为复杂。

相信大家应该都看过所谓的博特方案，对于大家来说这个方案确实起到了一定抛砖引玉的效果，大家可以通过他们的这个电路来对恒功率有一定的了解。

现在我所了解的恒功率有两种模式，一种是通过分立的半桥搭建buck电路，通过控制实际的充电电压来控制充电的功率，另一种则是通过集成buck来进行控制，通过对特定引脚的电压控制来进行充电电压的控制，同时可能也需要配合一些DAC电路（很多芯片需要通过模拟量控制，但是MCU输出是数字量，因此需要通过DAC转换，通过是通过一些芯片或者mcu自带DAC或者通过定时器）

如果大家想去具体看的话，推荐大家去看卓大的文章《把大象装进冰箱(36条消息) 如何把大象装进冰箱_卓晴的博客-CSDN博客》，如果我自己写，肯定没有卓大好，所以偷个懒。

在功率半桥之中，实际输出电压Vout=Vin×Duty，这里的占空比就可以通过用MCU输出pwm,来控制栅极驱动，进而控制MOS的开启，大家可以联想下电机控制，两者在硬件方面其实是一样的。电机控制的目标是期望转速（通过编码器得到），而恒功率的目标自然是期望功率，期望功率就可以由P=U×I得到，I可以通过电流采样芯片得到，这样两者都是一个非常合理的闭环系统（狗头，大三才学自控，可能说法不太正确）。所以，通过对于联系电机的控制，我们对于功率控制也有了更深刻的理解。

下面说下恒功率的器件选型，实际来说,IR2104不太合适用来做恒功率，死区比较大，控制效果不太好，其次MOS的选型，在缩小体积的前提下选择合适参数的MOS即可，不需要盲目选择大电压大电流的MOS，控制频率可以高些，电感体积这样也能缩小一些。

当然恒功率是需要算法支持的，一个良好的系统，必然离不开合适的控制算法。没学过自控的我对这方面了解不多，只能说糅合一下控制算法会比单个控制算法效果好些，当然LUCKY number也是需要自己去调整的。推荐大家可以使用一下Simulink进行一下仿真。

其他方面

今年节能组采用的TC264芯片，我在仔细阅读芯片手册之后，结合了lq和zf原理图，自己制作了裸片方案，使用时需自己考虑供电方案的选择，是外部3.3/1.3 还是外部3.3/内部1.3，这都是大家需要考虑的问题，当然还有BOOT模式的选择，合理选择BOOT模式，对于芯片能否正常工作，也是非常关键的。同时上下拉的时候该选用强上拉还是弱上拉？都需要自己阅读手册，正确考虑自己的需求。TC264是一款非常优秀的MCU，拥有出色的性能的同时也对硬件设计有了更多的要求，所以这就需要硬件同学多花一些心思了。

开源节流

这个问题上，就引爆了今年在节能组中的最大问题：车模。可以看见的是G车模一骑绝尘，遥遥领先F车模，更轻的重量，更长的轴距，优秀的传动比，使得相同算法下G车模拥有了很大的优势。同时在硬件设计的时候也要考虑硬件本身的重量，板厚选择0.8/1.0？在小电流的情况下，会比默认板厚减轻些重量，同时合理的器件选型以及结构设计也非常关键，重心靠后集中于车轴，选用合适的电池，合适的线圈都决定了车模的运行距离，当然合理的控制算法非常重要，当然这不是本篇的重点了，因此也不在赘述。

结尾

从16届的双车到17届的无线充电，每年都有些遗憾，但是也认识到了很多新的朋友，学了很多新的知识，18届我即将大三，希望最后一年智能车生涯能够圆满收尾。

夹带些私货，这次比赛之后，个人认为组委会也可以对线上比赛模式重新进行考虑，就单从比赛来看，赛点学校的成绩明显优于非赛点学校，同时，在线上比赛过程中出现了很多乱像，例如裁判存在判罚争议，赛点组织草率随意等等，当然，在疫情的大环境下，线上比赛已经是一个非常合理的选择了，但是我们仍需要思考线上比赛的模式，如何通过一种比较合理的线上比赛模式，拓展智能车的全新比赛模式，同时也能讲求公平公正，让大家都能享受比赛本身的乐趣。最后也祝愿智能车越办越好，18届智能车竞赛取的圆满成功。

下面放百度云链接大家自取本人文笔拙劣，如果有错误不妥的内容请大家多多包涵。（写的好累，明天还得做电赛。。。。）

链接：https://pan.baidu.com/s/1WBG8S2VBzc_tnnGXUN2dpw
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