一种基于FSAE的电控主板创新设计的制作方法

本发明专利申请属于集成电路创新设计领域，为基于fsae(formulasae)无人驾驶方程式赛车所创新设计的整车电控控制逻辑主板，主要用于无人驾驶汽车类电气控制作用。

背景技术：

1、fsae(formulasae)无人驾驶方程式赛车系列比赛作为一项全球性赛事和大学生创新研究的重要领域，其电气系统的创新和稳定性设计为赛车极限工况的运行和通过赛事规则的车辆检查具有重要意义。在赛事规则和成品汽车综合作用下，使用电气结构设计对赛车驾驶作出赛车状态检查与保护已然成为一种产品主流，其中功能要求包括对赛车动力电池进行安全监测与保护、制动系统可靠性检测、驱动系统指示灯的状态判断、无人驾驶状况下的紧急制动系统以及油门制动深度量的安全判断要求。结合上述工作特点，当今国内大部分该赛事科研团队采用分离式电路板设计，使用can信号进行pcb与pcb之间和pcb与主控之间的通讯，具有电气功能不稳定、部分用电器冗余导致占用空间较大、外部线束较多以及电路维护的便捷性较差等特点。

技术实现思路

1、本发明目的在于通过创新性设计方法和集成一体化的形式，设计了整车电控主板产品来解决现今产品电气功能不稳定、pcb用电器冗余致使空间较大、外部线束较多以及电路维护性较差的痛点问题。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：通过分离式接插件、集成式pcb形式和用电器属性分类布局来解决了电路维护性差和外部线束较多的特点，同时通过pcb自身电气运行稳定性的特点，合并采用部分用电器如继电器、保险丝等以及合并部分相同电气属性的网络的形式来减少用电器和走线数量，从而减小了pcb自身空间体积。

3、在改进的方案中，使用分离式接插件，来实现功能的调试与维护。如附图2中所示，其中(1)接插件为实现电池管理检测系统的bms功能部分，(2)接插件为实现紧急制动系统的ebs功能部分，(3)接插件为实现霍尔电压传感器的功能部分，(4)接插件为实现驱动系统指示控制的tsal功能部分，(5)接插件为实现制动系统可靠性检测装置的bspd功能部分，其中为实现对称性布置采用12pin接插件形式，但实质只有6pin有效针数。

4、在pcb整体电气原理的设计中，采用分离式原理和集成式用电器的设计方法，使得对电气原理的实现具有更高的可读性，如附图3所示。其中hall votage模块会对动力电池箱的电压信号和输出电流信号进行采集，并将电压信号通过dcdc和数模转换输出一个低电压数字信号给到tsal功能板块，来实现功能的逻辑判断进行相应要求的点灯；同时hallvotage将采集油门的输出电流和制动油压传感信号给到bspd功能板块，对赛车油门和制动同时触发的情况进行相应的逻辑判断和处理。

5、在创新的设计方案中，从传统的分离模块的功能实现形式到本申请“端到端”传感器与逻辑判断相结合的形式，从很大程度上改良了现今产品电气功能不稳定、pcb用电器冗余致使空间较大、外部线束较多以及电路维护性较差的痛点问题，也从根本上为中国大学生无人驾驶方程式赛车整车电气原理判断设计提供了标准的设计思路和产品。

技术特征：

1.一种基于fsae的电控主板创新设计，其特征在于，包括实现电池管理检测系统的bms功能部分、实现紧急制动系统的ebs功能部分、实现霍尔电压传感器的hall votage功能部分、实现驱动系统指示控制的tsal功能部分、实现制动系统可靠性检测装置的bspd功能部分。

2.根据权利要求1所述实现电池管理检测系统的bms功能部分，其特征在于，如附图4，包括运算减法电路比较器(1)、延时模块区域(2)、逻辑判断区域(3)、判断继电器(4)、led指示灯(5)。

3.根据权利要求1所述实现紧急制动系统的ebs功能部分，其特征在于，如附图8，包括异常信号检测模块(1)、异常信号处理模块(2)、处理异常信号断开安全回路模块(3)。

4.根据权利要求1所述实现霍尔电压传感器的功能部分，其特征在于，如附图9，包括接收信号处理模块(1)(2)、15v输出供电模块(3)。

5.根据权利要求1所述实现驱动系统指示控制的tsal功能部分，其特征在于，如附图7，包括红灯闪烁逻辑处理模块(1)、绿灯常亮逻辑处理模块(2)、信号接受模块(3)、异常信号锁存模块(4)。

6.根据权利要求1所述实现制动系统可靠性检测装置的bspd功能部分，其特征在于，如附图6，包括信号接受模块(1)、油门和制动信号比较模块(2)、浮空信号处理模块(3)、处理异常信号断开安全回路模块(4)。

技术总结本发明专利申请属于集成电路创新设计领域，为基于FSAE(Formula SAE)无人驾驶方程式赛车所创新设计的整车电控控制逻辑主板。其功能涵盖了电池管理系统检测的BMS(Battery Management System)部分、制动系统可靠性检测装置的BSPD(Brake System Plausibility Device)部分、驱动系统指示控制的TSAL(Tractive System Active Light)部分、紧急制动系统的EBS(Emergency Brake System)部分以及霍尔电压传感器部分的功能总和。其产品目的主要为了提供创新性的整车电控主板设计，同时通过高度集成的方式，减少了在集成电路外的线束通讯次数，从而在降低了线束误差的条件下提高了整车电气主板的可维护性，为中国大学生无人驾驶方程式赛车提供了标准化的整车电控逻辑和电控主板的产品。技术研发人员：吴嘉豪,金泽国受保护的技术使用者：吴嘉豪技术研发日：技术公布日：2024/6/18