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也追求突破，重点考虑了整个车身的整体性以及流
体力学性能，整个车体采用大面积的曲面修饰，更
好地利用空气动力学，降低空气阻力。车身设计方
案提升了赛车的速度感与科技感，同时呼应本校燃
油赛车的造型设计，表达兄弟齐心之情
悬架部分
赛车悬架采用了前后均为不等长双A臂的设计，
使用4310钢管制作杆件，可靠耐用。减震器采用
对置的布置方式。设计中期使用Admas对悬架复合
运动进行仿真，观察是否有干涉，其次观察运动过
程与理论设计的误差。悬架系统优化通过软件仿真、
计算结果，调整或者控制侧倾中心高度、轮距、主
销内倾角和主销后倾角等参数在最佳范围内变动
图三是Admas运动模型：
图三 Admas运动模型
软件模拟可以将团队设计的运动部件的工作过
程很好地展现，便于观察微小变化量。前轮前束理
论变化非常小，影响赛车直线行驶的稳定性和轮胎
磨损。借助软件，如图四所示，优化后的前束变化
量（红色曲线）明显减小。通过逐个优化这些细微
的参数，团队一点点提升赛车的操纵稳定性，便于
车手驾驶和发挥
图四 前轮前束优化
悬架轮边部分零件除使用仿真校核外，还进行
了轻量化设计，利用软件进行了拓扑优化，减重约
37%，轻量化进步明显
图五 立柱仿真优化
底盘部分
转向系统
转向系统总体布置：断开式梯形机构、前置梯
形前置转向器、双十字万向节。齿轮齿条式的转向
器，中间输入两端输出
梯形机构优化设计：建立断开式转向梯形机构
数学模型，以实际转角与理想阿克曼转角的误差为
目标，以赛车对转向系统的要求和干涉等为约束条
件，利用matlab编写程序，计算转向误差，并据
此优化设计参数，保证转向系统满足实际需求
制动系统
根据比赛的规则，我电车动系统采用液压双回
路制动系统，前后轮分别采用独立的液压制动回路，
踏板统一控制
踏板总成的设计：将加速踏板、制动踏板安装
在一个底板上，拆、装、布置更为简便，如下图：
图六 踏板集成
整个踏板部分均采用7075铝，减轻重量。对
载荷较大的零部件要进行软件仿真优化。如制动踏
板上载荷较大，利用ANSYS在2000N工况对其进行仿真分析和优化，降低应力值至190.57Mp，调整
应力分布均匀
液压制动回路的设计：选用wilwood公司的卡
钳和主缸组成液压制动双回路，回路的主要设计参
数和分析如下，
前轮液压制动回路 后轮液压制动回路
β 0.52 0.48
液压回路増力比 12.5 7.77
液压回路效率 0.85 0.85
抱死时需要的卡
钳夹紧力 14388N 8182N
踏板增力比 5.5 5.5
抱死所需踏板力
（取1.4） 473.5N 469.3N
2000N踏板力时
管路压力 25.63Mp 22.73Mp
结果分析 符合要求 符合要求
表二 液压制动回路设计参数
传动系统
动力传递顺序：电动机—齿轮减速箱—链传动
—差速器—半轴—轮毂
电车传动比的确定：电车传动比确定主要考虑
两个因素：①保证赛车在达到最大车速时，电机转
速不会超过最大转速，所以总的传动比满足
max
max
0.377nR
i
u
，②电机最高转速对应的输出
转矩应不小于外界阻力矩，所以传动比满足
max
max
u
Tu
FR
i
T
。综合考虑上述两点和今年电车的
参数，我们最终确定的传动比为7.0，传动比较大，
故采用二级传动
第一级减速用齿轮减速，因为转速较高；第二
级减速用链传动，质量小，便于布置。齿轮减速：
速比2.59，采用β=12°的斜齿，大齿轮57齿
链传动：速比2.69，大链轮35齿
传动系统大部分零件为自主设计、加工零件
设计时首先考虑结构、性能需求，其次是轻量化，
最后美化外形。差速器支撑板利用材料的抗压特性
优于抗拉特性，设计为类似三角形结构，便于载荷
转移。支承板上用调节螺杆来弥补后桥安装误差
传动用半轴购买成品来改装，成本低，易操作。轮
毂方面，使用更轻的铝材，并进行强度校核和拓扑
优化。如图，约束不能优化的位置（一般为安装要
求），针对加速、制动、转向的极限情况下的仿真
校核，在符合应力、应变等要求的前提下进行拓扑
优化，减少质量42%，初步实现轻量化
图七 轮毂拓扑优化
传动系统装配图如下：
图八 传动系统装配
动力部分
电机
三相交流鼠笼式异步电机，峰值功率45kW，
最大转矩170Nm。该电机采用特殊的电磁结构优化
设计，全封闭式铝金属外壳，调速范围宽，高效，
峰值功率大，过载能力强，性能稳定，结构紧凑
团队进行设计时，重点考虑其低速扭矩、高速功率
的性能。通过控制器调节，该电机能实现基速区以
下恒转矩运行，基速以上恒功率运行，满足赛车启
动、频繁加速减速等要求。在下坡、刹车时能实现
能量回收，延长车辆运行里程。功率-转速/转矩-
转速图如下：图九 功率-转速/转矩-转速图
控制器
控制器类型为交流异步电机控制器，采用带速
度传感器的矢量控制，输入电压72V，峰值功率
45kW，与所用电机完全匹配。由重庆大学电气传动
实验室与重庆百转公司联合研发，为重庆大学方程
式赛车队定制。特点如下：
采用高性能电机专用DSP芯片控制、矢
量控制算法，实现电机低速大转矩、高速恒功率
运行
选用了进口的大功率MOSFET管作为功
率器件，实现了低噪、高效的能量转换
采用电机矢量控制算法，实现利用电池
电压的有效利用，降低电机谐波，减小转矩脉动
并降低开关损耗，精确控制
控制器具有故障、欠压、过压、过流、
过热等保护功能，提升了系统的可靠性
控制器原理框图如下图所示：
图十 控制器原理框图
控制器通过采集电机三相电流信号，用于进
行3/2变换和静止/旋转坐标系变换。非接触式
磁编码器安装在电机后端盖，用于测量转子转速
从以上两运行参数在主控制器中得到等效的直流
电机模型，通过对等效直流电机的控制量反变换
得到交流电机的控制量，实现对异步电机的矢量
控制。电机定子内置温度传感器，实时监测电机
温度，过热情况会采取降压、断电等保护措施
利用ANSYS对电机稳态运行时的温升情况进行
了分析，计算温度分布，将结果与台架实验结果对
比，证明了仿真的准确性，为电机布置、散热风道
设计提供了数据参考。结果如下图：
图十一 电机稳态温升分析
电池及电源管理
动力蓄电池管理系统基于LinearLTC6804-1设
计，分为信号采集模块、信号转换板和信号处理模
块。信号处理模块从两块信号采集模块中读取电压
数据与电压状态，判断电池状态，进而控制BMS
继电器与AMS故障指示灯，控制电池输出以保护
与管理电池
充电时，BMS将实时监测每片单体的电压值，
在恒流模式下当任一单体电压达到最大值时停止恒
流充电改为恒压充电，同时对电池进行平衡，消耗
多余电流。当充电电流小于5A时，停止充电器的
恒压充电模式转换为浮动充电，直到人工将充电机
关闭，充电结束。BMS监测线与每个极耳相连，两
块采集板级联后与信号处理模块连接发送采集数据
电池由长春浩泰提供的120个LiPo电池单体组
成，总容量16Ah，满足赛车各项比赛所需。为保
证电机性能达到设计目标，控制放电电流、电压尤
为重要。经放电实验测得70A、75A、95A、130A
放电时容量与电压关系如下图（分别对应淡蓝、深
蓝、黄、紫），电池压降小，控制在3.4V以上，
保证电机扭矩、功率输出
图十二 电池放电曲线1030
40
5050
100
150
200
02000400060008000
转矩N.m 功率KW新车概念图
车队风采。