17届智能车·湖科逐梦四队：硬件开源之旅

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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