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百公里加快2秒的电动车是怎么打造的?

前一段时间,由苏黎世联邦理工学院和卢塞恩应用科学与艺术大学的学生打造的电动赛车Grimsel实现了零到百公里加速1.785秒,打破了此前由荷兰Delft理工大学方程式赛车队保持的纪录——2.134秒。

前一段时刻,由苏黎世联邦理工学院和卢塞恩运用科学与艺术大学的学生的电动赛车Grimsel完结了零到百公里加快1.785秒,破了此前由荷兰Delft理工大学方程式赛车队坚持的纪录——2.134秒。作为参阅,布加迪威航16.4 Super Sport百公里加快2.46秒,电动车没有换挡推迟,天然生成合适加快的长处得到了完美展示。

为了遍及电动赛车的专业知识,本文以荷兰Delft理工大学造的赛车DUT14为例,进行初略介绍。资料收拾自荷兰DUT车队官网。

Dut14赛车在竞赛中

动力总成

Dut14赛车整备质量仅为149.2Kg,百公里加快2.3秒。它选用4台轮毂电机驱动,类型AMK DT5-14-10,可以完结牵引扭矩操控和制动能量收回,单台最大功率27 kW,单台最大扭矩28N.m。轮毂电机的长处包含:

1. 可以大幅度节约车内空间,添加规划自由度,进步传动功率;

2. 反响速度快,驱动电机的呼应时刻则仅仅为10ms,有利于杰出的操控作用;

3. 大大改进车辆的行进动力学功能,每个电机的驱动/制动力矩独立可控,可以经过独立操控各个电机的扭矩发生纵向力的方法来改动作用在轿车上的横摆力矩,乃至可以直接操控各电动轮完结转向差速和驱动防滑,然后有用进步车辆的操作稳定性。

Dut14的相关参数

轮毂电机关于轻量化和紧凑性要求很高,因而DUT车队经过与德国电机供货商AMK公司进行协作,由DUT的学生们关于电机进行改装,自己规划电机的机械衔接和冷却体系。电动机的最大输出功率受到了热办理的约束,所以DUT车队经过在外壳集成水冷体系,完结了最大功率输出。

Dut14的悬架和电机

锂电池的输出电流是直流,可是因为沟通电机的功率和轻量化功能更为优异,所以终究的计划是沟通电机+逆变器的供电组合。选用的是AMK KwS-26电机操控器,运用IGBT逆变器,经过带宽操控。与四个轮毂电机对应的四个电机操控器安置在驾驶员座位下面,功率超越98%。为了确保安全,由碳纤维壳体维护,经过CAN总线与ECU进行通讯。

DUT车队还自主开发了BMS电池办理体系,锂聚合物电池由深圳鸿星技能股份有限公司(Melasta)供给,由荷兰KEMA实验室供给测验。电池组由288个单体电池组成,每两个电池并联,构成144个电池组串联,输出85kW,制动能量收回接受功率50kW,可以以最高600V的电压吸收6.3kWh能量,电池体系总分量43kg,分割为两个电池舱,在接近整车重心的方位安置电池组,可以接受最大2个G的加快度。

轿车电子体系

ECU(整车操控单元)运用ARM Cortex M4微操控器,由C言语编程,可以别离操控每个电机的转速。体系包含功率办理模块,安全模块,操控模块,其间功率办理模块需求把相对较低的电池电压转化为各电子体系所需求的不同电压,当一切子体系发动的时分,这些变压器的峰值负载可以到达250W。ECU的安全模块也非常重要,车队在规划时考虑了硬件级的安全规划,比方当体系检测到高压电缆断路时分,ECU主动堵截一切高压电缆的电压。

Dut14的全车电路布局

底盘

关于轿车最重要的可以说是底盘了,底盘需求支承、装置轿车发动机及其各部件、总成,构成轿车的全体造型,确保正常行进。

DUT14赛车选用碳纤维单体壳车身,由TeXtreme公司供给超轻丝束打开碳纤维增强资料,使其复合资料部件的分量减轻20%到30%。车身需求满意固定一切零部件的精度,一起还要确保驾驶员的安全性要求,这些都由学生队员自己完结规划和制作。

车身及底盘

车身的规划方针是最大程度减重以进步功能,为此需求有限元分析强度和安全性,在CATIA进行模仿安装。此外,方程式赛车的车身规划还需求契合人机工程学要求,为了让赛车手愈加专心于赛道,驾驶舱、方向盘和赛车座椅在寻求轻量化的一起还需求习惯赛车手的体型,因而选用了可调理的踏板箱,方向盘也要习惯每一个赛车手的手型以内行进过程中供给满足的握力。

赛车动力学

最近几十年,电子操控体系现已广泛运用在了赛车和乘用车上面,ABS、ESP和扭矩矢量操控不只进步了功能,也改进了车辆的稳定性,从DUT13赛车开端选用的四轮毂电机,为先进的扭矩操控体系供给了宽广的发挥空间。

DUT14装备了包含扭矩矢量操控,起跑操控,ABS,偏航操控等的多重操控体系,需求在Matlab/Simulink环境下树立整车动态模型。

操控器可以检测到传感器失效,而且进行处置。即便传感器失效,轿车也可以正常行进。

赛车的刹车体系包含了液压刹车体系和电磁能量收回刹车体系,四轮碟刹的刹车片资料值得具体介绍:

为了寻求更极点的轻量化和更高的功能,在制动盘上DUT车队抛弃了传统的铸铁资料。经过几个月的仿真,评论和研讨,DUT终究选用了名叫SupremEX® AMC225XE的金属基复合资料,由铝合金基体和SiC颗粒(碳化硅,俗称金刚砂,莫氏硬度为9.5级,仅次于世界上最硬的金刚石,具有优异的导热功能)组成,相关于常用的灰铸铁,铝合金基体具有低密度和高导热性的长处,使得刹车体系减重50-60%。可是铝合金的耐磨功能比较差,因而需求经过参加硬质颗粒来改进。经过关于制动体系的热功能仿真,DUT发现铝合金具有熔点低的缺陷,可是因为四轮电机的参加,电磁制动作用大幅度进步,这个规划才具有了可行性。

其实,在我国也有一群年青人在打造大学生方程式赛车。各参赛车队依照赛事规矩和赛车制作规范,只要在一年的时刻内自行规划和制作出一辆小型赛车,并要可以成功完结悉数或部分赛事环节的竞赛。事实上,这样的竞赛主要以培育大学生为主,一起也成为国内优异轿车人才选拔的渠道,更有时机与世界青年轿车工程师进行沟通。

例如2014年10月在湖北举行的第五届我国大学生方程式轿车大赛,有来自近70所高校的60支燃油赛车队和20支纯电动赛车队,合计2000余名师生参赛,其间不乏德国斯图加特大学纯电动赛车队、德国卡尔斯鲁厄理工大学燃油赛车队等世界尖端强队。在竞赛中,由北京理工大学的学生打造的纯电动方程式赛车“银鲨三”锋芒毕露,取得了纯电动组亚军(一起为国内高校冠军)。

“银鲨三”赛车选用了自主规划的电池体系和整车操控器,规划了快速充电体系使得充电时刻削减至之前的20%—30%,传动选用了自主规划行星轮减速器;整车峰值功率85KW,峰值扭矩为175N•m,整车整备质量230KG,百公里加快约3.6s,最大侧向加快度约2G。

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